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Magnetic spin order in the honeycomb structuredPb6Co9(TeO6)5compound
Physical Review B ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-11-29 , DOI: 10.1103/physrevb.104.174442 I. Panneer Muthuselvam , K. Saranya , Deepa Kasinathan , R. N. Bhowmik , R. Sankar , Namasivayam Dhenadhayalan , G. J. Shu , Wei-tin Chen , L. Kavitha , King-Chuen Lin
Physical Review B ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-11-29 , DOI: 10.1103/physrevb.104.174442 I. Panneer Muthuselvam , K. Saranya , Deepa Kasinathan , R. N. Bhowmik , R. Sankar , Namasivayam Dhenadhayalan , G. J. Shu , Wei-tin Chen , L. Kavitha , King-Chuen Lin
We present a comprehensive experimental and theoretical study of the structural, electronic, magnetic, and thermodynamic properties of a single crystal. The crystal has shown a unique type of magnetic spin-lattice coupling, in which the lattice structure consists of four different Co ions sites with distorted octahedral coordinations. The x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results confirmed the oxidation states of Pb, Co, Te, and O elements in the sample. Moreover, XPS spectra revealed the adsorbed oxygen in the defect/vacancy sites of the lattice structure. The dc magnetization measurements exhibited a complex magnetic behavior with ferrimagnetic (FIM) transition with Curie temperature at K. At lower magnetic fields , the zero-field-cooled and field-cooled curves showed a broad hump at K and a shoulder peak at K, which are suppressed at higher magnetic fields. The ac susceptibility data indicated spin-glass-like features. The heat capacity measurements confirmed the FIM transition at at K, but without any trace of additional peaks at lower temperatures. The estimated Curie-Weiss constant showed a peculiar field-dependent behavior along the direction of the single crystal, where is less field dependent for the direction. A large coercivity (13 kOe) is observed at 2 K for , whereas the magnetization curve of the single crystal is dominated by an antiferromagnetic feature for . The behaviors indicate the anisotropy nature of the exchange interactions in the compound. The local spin density approximation total energy calculations were performed for various collinear spin configurations of a classical Heisenberg model in order to obtain the magnetic exchange interactions at different distances for different neighbors.
中文翻译:
蜂窝结构Pb6Co9(TeO6)5化合物中的磁自旋序
我们对结构、电子、磁性和热力学特性进行了全面的实验和理论研究。 单晶。这晶体显示出一种独特的磁性自旋晶格耦合,其中晶格结构由四个不同的 Co 离子位点组成,具有扭曲的八面体配位。X 射线光电子能谱 (XPS) 结果证实了样品中 Pb、Co、Te 和 O 元素的氧化态。此外,XPS 光谱揭示了在晶格结构的缺陷/空位位置吸附的氧。直流磁化测量表现出复杂的磁性行为,具有居里温度的亚铁磁 (FIM) 转变 在 K. 在较低磁场下 ,零场冷和场冷曲线在 K 和肩峰位于 K,在更高的磁场中被抑制。交流磁化率数据表明具有类似旋转玻璃的特征。热容量 测量证实了 FIM 转变在 在 K,但在较低温度下没有任何额外峰值的痕迹。估计的居里-魏斯常数 表现出一种特殊的场依赖行为 单晶方向,其中 对场的依赖性较小 方向。在 2 K 时观察到较大的矫顽力 (13 kOe),而单晶的磁化曲线由反铁磁特征支配 . 这些行为表明化合物中交换相互作用的各向异性性质。局部自旋密度近似 对经典海森堡模型的各种共线自旋配置进行了总能量计算,以获得磁交换相互作用 不同的邻居在不同的距离。
更新日期:2021-11-29
中文翻译:
蜂窝结构Pb6Co9(TeO6)5化合物中的磁自旋序
我们对结构、电子、磁性和热力学特性进行了全面的实验和理论研究。 单晶。这晶体显示出一种独特的磁性自旋晶格耦合,其中晶格结构由四个不同的 Co 离子位点组成,具有扭曲的八面体配位。X 射线光电子能谱 (XPS) 结果证实了样品中 Pb、Co、Te 和 O 元素的氧化态。此外,XPS 光谱揭示了在晶格结构的缺陷/空位位置吸附的氧。直流磁化测量表现出复杂的磁性行为,具有居里温度的亚铁磁 (FIM) 转变 在 K. 在较低磁场下 ,零场冷和场冷曲线在 K 和肩峰位于 K,在更高的磁场中被抑制。交流磁化率数据表明具有类似旋转玻璃的特征。热容量 测量证实了 FIM 转变在 在 K,但在较低温度下没有任何额外峰值的痕迹。估计的居里-魏斯常数 表现出一种特殊的场依赖行为 单晶方向,其中 对场的依赖性较小 方向。在 2 K 时观察到较大的矫顽力 (13 kOe),而单晶的磁化曲线由反铁磁特征支配 . 这些行为表明化合物中交换相互作用的各向异性性质。局部自旋密度近似 对经典海森堡模型的各种共线自旋配置进行了总能量计算,以获得磁交换相互作用 不同的邻居在不同的距离。