Синтез, кристаллическая и электронная структура и физические свойства полярных интерметаллидов на основе железа (1105738), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Согласно результатам исследованияфизических свойств, основное состояние Fe4+δAsTe2 является металлическимантиферромагнитно упорядоченным, как и в случае родственного слоистоготеллурида Fe3-δAs1-yTe2.4.4.Особенности d-p и d-d взаимодействий и их влияние на физическиесвойства Fe1-xCoxGa3 и слоистых теллуридов на основе железаКомплексное исследование области существования, кристаллической илокальной структуры как твёрдого раствора Fe1-xCoxGa3, так и слоистоготеллурида Fe3-δGeTe2 позволило выбрать соответствующие модели дляпроведения квантово-химических расчётов электронной и магнитнойструктуры соединений.
Анализ результатов квантово-химических расчётовпозволяет выделить особенности, которые характерны как для электроннойструктуры Fe1-xCoxGa3, так и для случая Fe3-δGeTe2. Для твёрдого раствораFe1-xCoxGa3 сильное взаимодействие валентных 4s и 4p орбиталей атомовгаллия и 3d орбиталей атомов железа приводит к образованию острых пиковплотности состояний вблизи уровня Ферми, а также к открытию узкойзапрещённой зоны, отделяющей валентную зону от зоны проводимости.Благодаряочевиднымтакимособенностямвлияниеэлектроннойэлектрон-электронныхструктурыd-pстановитсявзаимодействийнафизические свойства Fe1-xCoxGa3. А именно, в настоящей работе показано,124что для твёрдого раствора реализуются высокие значения коэффициентаЗеебека,несмотрянаметаллическийтиппроводимости,которыйнаблюдается для твёрдого раствора при x ≥ 0.075.Для слоистого теллурида Fe3-δGeTe2, основной вклад в формированиеэлектронной структуры вносит сильное взаимодействие валентных 3dорбиталейатомовжелеза,врезультатекоторогообразуютсявысокодисперсные пики плотности состояний вблизи уровня Ферми, однаконе наблюдается открытия запрещённой зоны.
Поэтому основным следствиемособенностейэлектроннойструктурыв случаеFe3-δGeTe2являютсявыполнение критерия Стонера и реализация зонного магнетизма соединения.Следует отметить, что ферромагнетизм Fe3-δGeTe2 характеризуется такимиособенностями как заметный магнетокалорический эффект и сильнаямагнетокристаллическая анизотропия.Рассматривая свойства изоструктурного соединения Fe3-δAs1-yTe2, атакже родственного слоистого теллурида Fe4+δAsTe2, следует отметить, чтооба соединения являются металлами и характеризуются сложным магнитнымповедением антиферромагнитного типа, реализация которого может бытьсвязана с увеличением локализации электронов проводимости вследствие d-dвзаимодействий. Исследования кристаллической структуры и физическихсвойств новых слоистых теллуридов на основе железа хорошо дополняютсуществующие знания о соединениях T3-δETe2 и особенностях их поведения.1255.Выводы1.В работе получен и охарактеризован твёрдый раствор Fe1-xCoxGa3,который не был исследован ранее, синтезирован слоистый теллурид Fe3δGeTe2и получены два новых соединения Fe3-δAs1-yTe2 и Fe4+δAsTe2.
Для всехсоединенийисследованыфундаментальныевзаимосвязисостава,кристаллической и электронной структуры и физических свойств.2.Установлено, что между бинарными интерметаллидами FeGa3 и CoGa3образуется непрерывный твёрдый раствор Fe1-xCoxGa3. Разработана методикаполучения кристаллов твёрдого раствора.
Показано, что твёрдый растворкристаллизуется в структурном типе исходного интерметаллида FeGa3, иустановлено преимущественное образование гомогантелей Fe-Fe и Co-Co влокальной структуре твёрдого раствора.3.Электронная и магнитная структура твёрдого раствора Fe1-xCoxGa3исследованы для всех x. Показано, что вследствие сильного взаимодействиявалентных орбиталей d и p характера для твёрдого раствора потенциальноможет наблюдаться квантовое критическое поведение, сопровождающеесяферромагнитнойнестабильностьюсистемы.образованиегомогантелейпреимущественноеТакжеFe-Feпоказано,иCo-Coчтовкристаллической структуре может приводить к отсутствию ферромагнетизматвёрдого раствора, что подтверждено экспериментально.4.Определено основное состояние твёрдого раствора для всех x.Показано, что переход полупроводник – метал осуществляется в диапазоне0.025 < x < 0.075.
Показано, что для 0.075 ≤ x < 0.75 твёрдый раствор являетсяслабым зонным антиферромагнетиком и парамагнетиком Кюри-Вейса.Установлены закономерности в изменении термоэлектрических свойствтвёрдого раствора и показано, что твёрдый раствор для x = 0.05характеризуется наибольшей величиной термоэлектрической добротности ZT= 0.14 при T = 620 K.5.Установлена область гомогенности слоистого теллурида Fe3-δGeTe2,которая составляет 0 < δ < 0.3.1266.Определеныосновноесостояние,функциональныесвойстваимагнитная структура Fe3-δGeTe2.
Показано, что соединение является плохимметаллом и коллинеарным ферромагнетиком с температурой Кюри TC ≈225 K и магнитными моментами 1.95(5) µБ и 1.56(4) µБ при T = 1.5 K впозициях Fe1 и Fe2, соответственно. Установлено, что ферромагнитныйпереход сопровождается изменением магнитной энтропии системы –∆SM =1.1 Дж/(кг·К) в магнитном поле H = 5 Тл.7.Выполнены квантово-химические расчёты электронной и магнитнойструктуры Fe3GeTe2. Показано, что в результате сильного взаимодействиявалентных 3d орбиталей атомов железа создаются условия, в которыхвыполняется критерий Стонера и реализуется зонный ферромагнетизм.
Спомощью релятивистских расчётов установлено, что ферромагнитноесостояние Fe3GeTe2 характеризуется значительной магнетокристаллическойанизотропией.8.Получены новые слоистые теллуриды Fe3-δAs1-yTe2 и Fe4+δAsTe2.Показано, что Fe3-δAs1-yTe2 характеризуется областью гомогенности 0.25 < δ <0.45 и y = 0.04 и является изоструктурным соединению Fe3-δGeTe2.Установлена кристаллическая структура родственного слоистого теллуридаFe4+δAsTe2. Показано, что соединения Fe3-δAs1-yTe2 и Fe4+δAsTe2 являютсяметаллическими проводниками и характеризуются сложным магнитнымповедением антиферромагнитного типа.1276.Список литературы1.Fredrickson, D.C.; Lee, S.; Hoffmann, R.
The Nowotny Chimney LadderPhases: Whence the 14 Electron Rule? // Inorg. Chem., 2004, v. 43, p. 6159-6167.2.Häussermann, U.; Boström, M.; Viklund, P.; Rapp, Ö.; Björnängen, T.FeGa3 and RuGa3: Semiconducting Intermetallic Compounds // J. Solid StateChem., 2002, v. 165, p. 94-99.3.Graf, T.; Felser, C.; Parkin, S.S.P. Simple Rules for the Understanding ofHeusler Compounds // Progress in Solid State Chem., 2011, v. 39, p. 1-50.4.Yannello, V.J.; Fredrickson, D.C. Orbital Origins of Helices and MagicElectron Counts in the Nowotny Chimney Ladders: the 18-n Rule and a Path toIncommensurability // Inorg.
Chem., 2014, v. 53, p. 10627-10631.5.Yannello, V.J.; Fredrickson, D.C. Generality of the 18-n Rule: IntermetallicStructural Chemistry Explained through Isolobal Analogies to Transition MetalComplexes // Inorg. Chem., 2015, v. 54, p. 11385-11398.6.Yannello, V.J.; Kilduff, B.J.; Fredrickson, D.C.
Isolobal Analogies inIntermetallics: The Reversed Approximation MO Approach and Applications toCrGa4- and Ir3Ge7-Type Phases // Inorg. Chem., 2014, v. 53, p. 2730-2741.7.Mattheiss, L.F.; Hamann, D.R. Band Structure and SemiconductingProperties of FeSi // Phys. Rev. B, 1993, v. 47(20), 13114.8.Arushanov, E.; Bucher, E.; Kloc, C.; Kulikova, O.; Kulyuk, L.; Siminel, A.Photoconductivity in n-Type β-FeSi2 Single Crystals // Phys. Rev. B, 1995, v.52(1), 20.9.Sun, P.; Oeschler, N.; Johnsen, S.; Iversen, B.B.; Steglich, F. Narrow BandGap and Enhanced Thermoelectricity in FeSb2 // Dalton Trans., 2010, v. 39, p.1012-1019.10.Hadano, Y.; Narazu, S.; Avila, M.A.; Onimaru, T.; Takabatake, T.Thermoelectric and Magnetic Properties of a Narrow-Gap Semiconductor FeGa3// J.
Phys. Soc. Jpn., 2009, v. 78(1), 013702.12811.Feng, Y.; Rhee, J.Y.; Wiener, T.A.; Lynch, D.W.; Hubbard, B.E.; Sievers,A.J.; Schlagel, D.L.; Lograsso, T.A.; Miller, L.L. Physical Properties of HeuslerLike Fe2VAl // Phys. Rev. B, 2001, v. 63, 165109.12.Lue, C.S.; Lai, W.J.; Chen, C.C.; Kuo, Y.K. Off-Stoichiometric Effect on theTransport and Pseudogap Characteristics of Fe2VGa // J. Phys.: Condens. Matter,2004, v. 16, p. 4283-4290.13.Verchenko, V.Yu.; Likhanov, M.S.; Kirsanova, M.A.; Gippius, A.A.;Tkachev, A.V.; Gervits, N.E.; Galeeva, A.V.; Büttgen, N.; Krätschmer, W.; Lue,C.S.; Okhotnikov, K.S.; Shevelkov, A.V. Intermetallic Solid Solution Fe1-xCoxGa3:Synthesis, Structure, NQR Study and Electronic Band Structure Calculations // J.Solid State Chem., 2012, v. 194, p.
361-368.14.Wagner, M.; Cardoso-Gil, R.; Oeschler, N.; Rosner, H.; Grin, Yu.RuIn3-xSnx, RuIn3-xZnx, and Ru1-yIn3 – New Thermoelectrics Based on theSemiconductor RuIn3 // J. Mater. Res., 2011, v. 26(15), p. 1886-1893.15.Viklund, P.; Lidin, S.; Berastegui, P.; Häussermann, U. Variations of theFeGa3 Structure Type in the Systems CoIn3-xZnx and CoGa3-xZnx // J. Solid StateChem., 2002, v. 164, p. 100-110.16.Pöttgen, R.; Hoffmann, R.; Kotzyba, G. Structure, Chemical Bonding, andProperties of CoIn3, RhIn3, and IrIn3 // Z.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
