Интеркалированные слоистые соединения FexTiS2-δSeδ: влияние интеркалации и замещения на магнитные и магнитотранспортные свойства

Abstract

С использованием усовершенствованного метода ампульного синтеза получены соединения FexTiS2-δSeδ с высоким содержанием железа 0.5 ≤ х ≤ 1 (δ=0.2). Для изучения влияния магнитного поля, а также замещения по подрешетке халькогена на формирование магнитного упорядочения в соединениях Fe0.5TiS2-δSeδ (δ=0, 0.5, 1, 1.5, 2) был произведен нейтрон-дифракционный эксперимент совместно с измерениями намагниченности и теплоемкости. Показано, что для соединения Fe0.5TiS2 при охлаждении ниже температуры Нееля TN = 135 K реализуется несоизмеримая антиферромагнитная (АФМ) структура с волновым вектором k = (0.26 0 0.23), которая при охлаждении до 110 K испытывает «lock-in» переход в соизмеримую магнитную структуру с волновым вектором k = (0.25 0 0.25). Обнаружено, что приложение внешнего магнитного поля индуцирует АФМ-ФМ метамагнитный переход в метастабильное магнитное состояние. В отличие от Fe0.5TiS2, составы Fe0.5TiS2-δSeδ с концентрацией Se δ > 0.5, имеют антиферромагнитную структуру с удвоенной магнитной ячейкой вдоль кристаллографических направлений a и c моноклинной кристаллической решетки (пространственная группа I2/m). Формирование антиферромагнитного упорядочения в соединениях FexTiS2-δSeδ сопровождается анизотропными деформациями кристаллической решетки.

Using a modified ampoule synthesis method, FexTiS2-δSeδ (0.5 ≤ х ≤ 1 (δ=0.2) compounds are synthesized. Powder neutron diffraction together with the magnetization and specific heat measurements have been employed to study the formation of the magnetic ordering in the intercalated FexTiS2-δSeδ compounds with S-Se substitution and the influence of the magnetic field. The Fe0.5TiS2 compound exhibit the incommensurate spin wave structure with the propagation vector k = (0.26 0 0.23) just below the Neel temperature at TN =135 K. This magnetic structure “locks-in” to the commensurate one with the propagation vector k = (0.25 0 0.25) on cooling below T = 110 K. The application of a magnetic field leads to the antiferromagnetic - ferromagnetic phase transition. Unlike Fe0.5TiS2 the compounds Fe0.5TiS2-δSeδ with the Se concentrations δ > 0.5 are observed to exhibit an antiferromagnetic structure with the doubled magnetic unit cell along a and c crystallographic directions of the monoclinic unit cell (I2/m space group). The appearance of the antiferromagnetic order with decreased temperature in Fe0.5TiS2-δSeδ is found to be accompanied by anisotropic deformations of the crystal structure.