CC BY
0CeiPdiiSie vs CesPdioSie: ВЛИЯНИЕ ЗАМЕЩЕНИЯ Ce/Pd НА ФИЗИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
Семено А.В.1'2, Анисимов М.А.1'2, Богач А.В2., Демишев С.В.1, Щелкачев Н.М.1, Краснорусский В.Н.1, Грибанов А.В.3
1 Институт Физики Высоких Давлений РАН, Россия, semeno@lt.gpi.ru 2Институт Общей Физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия 3Московский государственный университет, Москва, Россия
В течение 30 лет после первой публикации в 1994 году [1] соединение Ce3Pd20Si6 остается в фокусе исследований как модельная система со скрытым (квадрупольным) порядком. В этом качестве она является аналогом прототипической системы этой группы CeB6. Однако, фазовые переходы, характерные для таких соединений, происходят в Ce3Pd20Si6 при гораздо более низких температурах: переход в квадруполярно-упорядоченное состояние при Tq « 0,5 К, а последующий антиферромагнитный переход при Tn = 0,31 К. Другое отличие от CeB6 состоит в наличии двух неэквивалентных позиций ионов церия в решетке Ce3Pd20Si6, что приводит к многочисленные исследованиям роли каждой позиции в формировании экзотического низкотемпературного состояния.
В настоящей работе синтезированы поликристаллические интерметаллические соединения Ce3-xPd20+xSi6 (х = 0; 0.5; 1), а также аналоги на основе La - La3-xPd20+xSi6 (х = 0; 1). При этом составы R2Pd21Si6 (где R = Ce, La) синтезированы впервые. Анализ кристаллической структуры показывает, что увеличение х приводит к частичной (х =0.5) или полной (х = 1) замене ионов Ce/La на Pd в одной из двух позиций Вайкоффа, а именно в позиции 4a. Расчеты DFT демонстрируют хорошее согласие между определенными параметрами решетки и найденными экспериментально как для Ce3-xPd20+xSi6 (х=0;0.5;1), так и для La3-xPd20+xSi6 (х=0;1). Сравнительный анализ удельного сопротивления и теплоемкости Ce3-xPd20+xSi6 при х=0;0.5;1 позволяет связать поведение Кондо с ионами Ce в позиции 8с во всех трех составах. Поведение Кондо проявляется в увеличении удельного сопротивления при понижении температуры, а также в появлении широкого пика магнитного вклада в удельной теплоемкости. Температура Кондо Tk ~ 25 К, полученная в результате анализа температурных зависимостей теплоемкости, оказывается одинаковой для соединений Ce всех составов. Замещение ионов церия на палладий в положении 4a в составах с х=0 и х=0.5 приводит к дополнительному магнитному вкладу в удельную теплоемкость, величина которого возрастает с понижением температуры. При этом также формируется когерентное состояние Кондо-решетки с максимумом удельного сопротивления при Tcoh ~ 15 К и с последующим наступлением режима отрицательного магнитосопротивления ниже Tinv ~ 7 К. По-видимому, такое поведение обусловлено появлением спиновых и орбитальных корреляций, которые индуцируют при более низких температурах квадрупольный и антиферромагнитный переходы. Измерения намагниченности показывают более локализованный характер магнитных моментов ионов Ce в Ce3Pd20Si6 по сравнению с Ce2Pd21Si6 при T =2 K.
Данная работа опубликована в Journal of Solid State Chemistry [2].
Работа выполнена при поддержке проекта РНФ 22-12-00008.
1. A.V. Gribanov et.al. // J. Alloys Compd. - 1994. - N 204. - P. L9-L11
2. A.V. Semeno et.al. // J. Solid State Chem. - 2024. - N 330. - P. 124462
