Влияние температуры и давления на спиновое состояние ионов кобальта в соединениях La1–xPrxCoO3

Анотація

Для перовськітоподібних сполук La_1–хPr_хCoO₃ (x = 0, 0,1, 0,2 та 0,3) проведено дослідження кристалічної структури, температурної залежності магнітної сприйнятливості χ(T) в інтервалі температур 5–400 К, а також впливу на χ гідростатичного тиску при фіксованих температурах T = 78, 150 та 300 К. Отримані експериментальні дані проаналізовано в рамках дворівневої моделі з енергетичною щілиною Δ між основним та збудженим станами системи, які відповідають значенням спину S = 0 та 1 для іонів Co³⁺. У цій моделі магнетизм іонів Co³⁺, який зумовлює, зокрема, особливості залежності χ(T), визначається зміною заселення збудженого стану, яка індукована температурою. Спостережена аномально висока величина ефекту тиску пов’язана з сильною чутливістю Δ до змін об’єму гратки під дією як гідростатичного, так і хімічного тиску при заміщенні в розглянутій системі La на Pr з меншим, ніж у La, розміром іона. Супутні експерименту теоретичні розрахунки електронної структури для граничних сполук LaCoO₃ та PrCoO₃ підтверджують суттєве зростання енергії збудження Δ зі зменшенням об’єму гратки та свідчать на користь сценарію спінового кросоверу між станами іонів кобальту з низьким та проміжним значенням спіну.