Diffraction studies of the crystal structure of layered honeycomb oxides

Abstract

Благодаря обилию проявляемых свойств, как магнитных, так и транспортных, все большее внимание в наши дни привлекают к себе квазидвумерные сложные оксиды переходных и щелочных металлов с сотообразной кристаллической структурой. Свойства, проявляемые данными системами сильно зависят как от катионного состава, так и от локального окружения ионов. Также сложный характер внутри и межслоевых обменных взаимодействий приводит к большому числу реализуемых магнитных упорядочений в данных системах. Для детального описания проявляемых свойствий точная структурная информация является необходимой. Главной целью данной работы является уточнение структурных моделей соединений Na3Co2SbO6 и Li3Ni2SbO6, а также описание тонких моментов их кристаллической структуры. В данной работе показано, что оба соединения описываются в рамках пространственной группы C2/m, получены необходимые для описания магнитных структур длины связей и валентные углы. Установлено искажение локального окружения ионов кобальта в Na3Co2SbO6, приводящее к расщеплению электронных уровней катиона Co. Подобного искажения в Li3Ni2SbO6 не выявлено. Co/Li-O-Co/Li катион-анионные углы близки к 90 градусам, что указывает на преобладание слабого ферромагнитного взаимодействия внутри сотообразного слоя. Также был проведен микроструктурный анализ, показавший в исследованных образцах наличие дефектов упаковки

Due to plenty of properties as magnetic or transport nowadays more attention captures quasi-two-dimensional complex oxides of transition and alkali metals with honeycomb-like crystal structure. Properties shown by this class of materials heavily depends on the cationic composition and neighboring environment. Also a complex character of an in- and interlayer exchange interactions leads a large number of magnetic structures in this compounds [1]. Precise structural information is necessary for a detailed description of exhibited properties. The main aim of a present work was a refinement of a crystal structure and a description of its unit cells characteristic fragments of Na3Co2SbO6 and Li3Ni2SbO6 oxides. In this work it’s shown that both of investigated compounds are of C2/m space group, characteristic valence bond distances and angles that are necessary for describing of magnetic structures are obtained. Also an analysis of Bragg reflections broadening was held. For Na3Co2SbO6 it’s found out that local environment of Co ions is distorted. Edge-sharing CoO6 octahedra are tetragonal broadened. For NiO6 octahedra in Li3Ni2SbO6 there are no such distortions. Co/Li-O-Co/Li cation-anion angles are close to 90 degrees that should lead to a predominance of ferromagnetic interactions within a honeycomb layer. Microstructural analysis was also held out. It was shown that there is an anisotropic microstructural effect within investigated samples arising due to a presence of stacking faults.