Efectos del Ni2+ en el comportamiento magnético y eléctrico de YBaCo4-xNixO7

Abstract

En este trabajo se ha estudiado el efecto de la sustitución con Ni del sitio de Co en el sistema YBaCo4-xNixO7 (x=0, 0.10 y 0.15). Las muestras fueron caracterizadas mediante medidas de difracción de rayos X, termodifracción con luz sincrotrón, magnetización y resistividad eléctrica en función de la temperatura, entre 15 K y 350 K. El sistema presenta una transición de fase desde una estructura trigonal (P31c) a una estructura ortorrómbica (Pbn21), que ocurre a una temperatura TS. Hemos encontrado que esta temperatura decrece fuertemente con el aumento del contenido de Ni2+ . Esta transición también se manifiesta en el comportamiento magnético y eléctrico. A partir del modelado de datos de susceptibilidad de alta temperatura encontramos que no hay cambios significativos en el momento magnético efectivo de los átomos magnéticos para estas concentraciones de dopante. También mostramos que el momento magnético efectivo observado no responde completamente a un modelo de tipo spin only pero es compatible con un estado de alto spin de los iones Co. A partir de los datos de resistividad eléctrica se obtuvieron energías de activación EGAP ≈ 150 meV independientemente del dopaje.

In this work we present a characterization of the YBaCo4-xNixO7 system focusing on the Ni substitution at the Co sites, for substitutions x=0, 0.10 and 0.15. Samples were studied with X-ray diffraction, synchrotron thermodiffraction, magnetization and electrical resistivity measurements, as a function of temperature between 15 K and 350 K. The system presents a structural transition from a trigonal P31c structure to an orthorhombic Pbn21 structure, which occurs at a temperature defined as TS. Our results show that the TS temperature is heavily dependent on the content of doping Ni. The transition also manifests clearly in the electrical and magnetic behavior. By modeling the high-temperature magnetic susceptibility, we conclude that there is not significant effect on the effective magnetic moment of the system by replacing Co with Ni in these small amounts. The obtained values for the effective magnetic moment suggest that Co ions are in a high spin state, but deviations are observed from a spin-only model. From the resistivity measurements, an activation energy EGAP ≈ 150 meV was estimated, regardless of the concentration of Ni.