Зарядовое упорядочение, внутренние структурные параметры и магнитная восприимчивость Nd₂/₃Ca₁/₃MnO₃: движущие силы фазового перехода

Abstract

Исследованы температурные зависимости длин диагоналей dMnO октаэдра MnO₆ и магнитной восприимчивости Nd₂/₃Ca₁/₃MnO₃ в интервале температур 100–290 К. Обнаружены аномалии функций dMnO(T) и χ(T) в области зарядового упорядочения (Tco≈212 К). Резкое уменьшение диагонали dMn-O2s согласуется с представлениями о фазовом переходе, согласно которым пространственная модуляция плотности заряда происходит за счет модуляции длин связей Mn–Mn. Наиболее вероятными движущими силами перехода являются пайерлсовская решеточная неустойчивость и ян-теллеровская неустойчивость октаэдров MnO₆ на ионах Mn³⁺. Протяженный гистерезис зависимости χ(T) в парамагнитной области косвенно свидетельствует о том, что переход сопровождается структурным фазовым расслоением. Параметры зависимости χ(T) указывают на образование в системе ферромагнитных кластеров, состоящих из одной, двух или трех пар ионов Mn³⁺–Mn⁴⁺ в температурных интервалах 274К≤T≤290К,224К≤T≤252К и 130К≤T≤198К соответственно.

Досліджено температурні залежності довжин діагоналей dMnO октаедра MnO₆ та магнітної сприйнятливост і Nd₂/₃Ca₁/₃MnO₃ в інтервалі температур 100–290 К. Виявлено аномалії функцій dMnO(T) і χ(T) в області зарядового впорядкування (Tco≈ 212 К). Різке зменшення діагоналі dMn-O2s погодиться з уявленнями про фазовий перехід, згідно з яким просторова модуляція щільності заряду відбувається за рахунок модуляції довжин зв’язків Mn–Mn. Найбільш імовірними рушійними силами переходу є пайєрлсовська граткова нестійкість і янтеллерівська нестійкість октаедрів MnO₆ на іонах Mn³⁺. Протяжний гістерезис залежності χ(T) у парамагнітній області є непрямим свідоцтвом про те, що перехід супроводжується структурним фазовим розшаруванням. Параметри залежності χ(T) указують на утворення в системі феромагнітних кластерів, що складаються з однієї, двох або трьох пар іонів Mn³⁺–Mn⁴⁺ у температурних інтервалах 274К≤T≤290К,224К≤T≤252К і 130К≤T≤198К відповідно.

Temperature dependences of the MnO₆ octahedron diagonal lengths dMn–O and magnetic susceptibility of Nd₂/₃Ca₁/₃MnO₃ have been studied in the temperature interval 100–290 K. Anomalies of the functions dMn–O(T) and χ(T) in the charge ordering region (Tco≈ 212K) are revealed. The sharp decrease of the dMn-O2s diagonal is in accordance with ideas on the phase transition, by which the charge density space modulation is due to the Mn–Mn bond length modulation. The Peierls lattice instability and the Jahn–Teller instability of the MnO₆ octahedrons with the Mn³⁺ ions are the most probable driving forces of the transition. The extended hysteresis of the χ(T) dependence in the paramagnetic region is indirect evidence that the transition is accompanied by the structural phase segregation. The parameters of the χ(T) dependence indicate the formation of the ferromagnetic clusters in the system, which consist of one, two, or three pairs of Mn³⁺–Mn⁴⁺ ions in the temperature intervals 274К≤T≤290К,224К≤T≤252К and 130К≤T≤198К respectively.