Сверхтонкие взаимодействия в дихалькогенидах CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5): 93Nb ЯМР-исследование

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые выполнено ЯМР-исследование дихалькогенидов CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5) в парамагнитном состоянии при использовании в качестве ЯМР-зондов ядер 93Nb. Анализ спектров ЯМР 93Nb позволил обнаружить наличие в CrxNbSe2 трех магнитно неэквивалентных позиций ниобия, в ближайшем окружении которых находятся соответственно 0, 1 и 2 иона хрома. Для каждой из позиций Nb с разным числом атомов хрома в ближайшем окружении в соединениях CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5) определены значения компонент тензоров магнитного сдвига и градиента электрического поля в месте расположения ядер ниобия. Получено свидетельство формирования в Cr0.33NbSe2 упорядочения позиций ионов хрома в плоскости ab сверхструктуры 3a0×3a0. С другой стороны, в соединении Cr0.5NbSe2 явных признаков формирования какой-либо сверхструктуры позиций ионов хрома обнаружено не было. Установлено, что перекрытие 4d-, 5s- оболочек ионов ниобия и 3d- орбиталей хрома приводит к появлению на ядрах Nb наведенного от магнитных моментов хрома положительного сверхтонкого поля. Из температурных зависимостей сдвига и восприимчивости в Cr0.5NbSe2 сделана оценка этих наведенных сверхтонких полей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Г. Смольников

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Ю. В. Пискунов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

В. В. Оглобличев

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

А. Ф. Садыков

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

М. Е. Кашникова

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Н. А. Уткин

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

А. П. Геращенко

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Д. Ф. Акрамов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Н. В. Селезнева

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Н. В. Баранов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Список литературы

  1. Kaul A.B. Two-dimensional layered materials: Structure, properties, and prospects for device applications // J. Mater. Research. 2014. V. 29. P. 348–361.
  2. Guillamon I., Suderow H., Vieira S., Cario L., Diener P., Rodiere P. Superconducting Density of States and Vortex Cores of 2H-NbS2 // Phys. Rev. Letters. 2008. V. 101. P. 166407.
  3. Parkin S.S.P., Friend R.H. 3d transition-metal intercalates of the niobium and tantalum dichalcogenides. I. Magnetic properties // Philosophical Magazine B. 1980. V. 41. Iss. 1. P. 65–93.
  4. Cao Y., Huang Z., Yin Y., Xie H., Liu B., Wang W., Zhu C., Mandrus D., Wang L., Huang W. Overview and advances in a layered chiral helimagnet Cr1/3NbS2 // Mater. Today Advances. 2020. V. 7. P. 100080 (19 pp).
  5. Toporova N.M., Sherokalova E.M., Selezneva N.V., Ogloblichev V.V., Baranov N.V. Crystal structure, properties and griffiths-like phase in niobium diselenide intercalated with chromium // J. Alloys Comp. 2020. V. 848. P. 156534 (11 pp.).
  6. Gubkin A.F., Proskurina E.P., Kousaka Y., Sherokalova E.M., Selezneva N.V., Miao P., Lee S., Zhang J., Ishikawa Y., Torii S., Kamiyama T., Campo J., Akimitsu J., Baranov N.V. Crystal and magnetic structures of Cr1/3NbSe2 from neutron diffraction // J. Appl. Phys. 2016. V. 119. P. 013903 (6 pp).
  7. Ogloblichev V.V., Baranov N.V., Agzamova P.A., Germov A.Yu., Nosova N.M., Piskunov Yu.V., Sherokalova E.M., Selezneva N.V., Sadykov A.F., Smolnikov A.G. Electronic states in ferromagnetic CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5) studied by 53Cr and 93Nb NMR spectroscopy // Phys. Rev. B. 2021. V. 104. P. 245115 (10 pp).
  8. Agzamova P., Ogloblichev V. Electronic Structure and Hyperfine Interactions in CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5) by DFT Studies // Appl. Magn. Resonance. 2023. V. 54. P. 439–448.
  9. Геращенко А.П., Верховский С.В., Садыков А.Ф., Смольников А.Г., Пискунов Ю.В., Михалев К.Н. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ #2018663091. Simul 2018. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 22.10.2018 г.
  10. Абрагам А. Ядерный магнетизм. Пер. с англ. Под ред. Г.В. Скроцкого. М.: Изд. иностр. лит., 1963. 551 с.
  11. Hulliger F., Pobitschka E. On the magnetic behavior of new 2H NbS2-type derivatives // J. Solid State Chem. 1970. V. 1. Iss. 2. P. 117–119.
  12. Voorhoeve J.M., van den Berg N., Robbins M. Intercalation of the niobium-diselenide layer structure by first-row transition metals // J. Solid State Chemistry. 1970. V. 1. Iss. 2. P. 134–137.
  13. Куркин М.И., Туров Е.А. ЯМР в магнитоупорядоченных веществах и его применения. М.: Наука, 1990. 248 с.
  14. Винтер Ж. Магнитный резонанс в металлах. Пер. с англ. Под ред. А.П. Степанова. М.: Мир, 1976. 288 с.
  15. Carter G.C., Bennett L.H., Kahan D.J. Metallic shifts in NMR-review of theory and comprehensive critical data compilation of metallic materials. 1. Review chapters NMR tables, evaluated knight-shifts in metals together with other solid-state and nuclear properties //Progress in Mater. Sci. 1977. V. 20. P. 1–378.
  16. Mito M., Ohsumi H., Shishidou T., Kuroda F., Weinert M., Tsuruta K., Kotani Y., Nakamura T., Togawa Y., Kishine J., Kousaka Y., Akimitsu J., Inoue K. Observation of orbital angular momentum in the chiral magnet CrNb3S6 by soft x-ray magnetic circular dichroism // Phys. Review B. 2019. V. 99. P. 174439 (12 pp).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Температурные зависимости магнитной восприимчивости χ(T) в CrₓNbSe₂ (x = 0.33, 0.5). Сплошные линии – результат аппроксимации экспериментальных данных выражением χ(T) = = C/(T – TC) + χ₀. Во вставке показана Т‑зависимость производной dχ/dT.

Скачать (116KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры ЯМР ядер ⁹³Nb в поликристаллических образцах CrₓNbSe₂ (x = 0.33, 0.5) в магнитном поле Н₀ = 117.47 кЭ при температуре T = 295 K и результат моделирования экспериментальных спектров набором из трех подспектров (L₀, L₁, L₂) с различными значениями компонент тензора магнитного сдвига и тензора ГЭП (представлены в табл. 1). Спектр Sum является суммой подспектров L₀, L₁, L₂.

Скачать (134KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Позиции Nb(0), Nb(1) и Nb(2) в CrₓNbSe₂ (а). Пример упорядочения атомов Cr в верхнем (I) и нижнем (II) слоях хрома относительно “сэндвича” Se–Nb–Se, при котором интенсивности линий ЯМР, соответствующих позициям Nb(0), Nb(1), Nb(2), соотносятся как 1:2:1 (б).

Скачать (135KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Эволюция с температурой спектров ЯМР ⁹³Nb в Cr₀.₅NbSe₂.

Скачать (111KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Температурные зависимости магнитного сдвига Kiso линий ЯМР L₀, L₁ и L₂ в Cr₀.₅NbSe₂.

Скачать (65KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости Kiso(χ) с температурой в качестве параметра, аппроксимированные прямыми линиями.

Скачать (86KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Расщепление 3d-уровня Cr в кристаллическом поле

Скачать (46KB)
Метаданные