Особенности кристаллической структуры и магнитных характеристик твердых растворов систем Ni1–xMxMnSb (M = Fe, Co)

The results of studying the effect on the crystal structure and magnetic properties of compounds based on NiMnSb when Ni cations are replaced by Fe and Co cations are presented. The solid solution Ni1–xMxMnSb (M = Fe, Co) systems were synthesized by the method of solid-phase reactions. With the help of X-ray diffraction analysis, the presence of a concentration structural transition was established. Using the ponderomotive method, it was found that the temperatures of the “magnetic order – magnetic disorder” phase transformation decrease as nickel is replaced by iron and cobalt. The field dependences of the specific magnetization demonstrate the typical behavior of a magnetically soft ferromagnet. The results of an experiment on the study of the crystal and magnetic structure of solid solutions of the Ni0.90M0.10MnSb (M = Fe, Co) systems using thermal neutron diffraction in the temperature range of ~(3–300) K are presented. It is found that the studied compositions exhibit ferromagnetic ordering along the c axis. On the spectra of Ni0.90Co0.10MnSb solid solutions in the region of 2Θ  = 28.6° the appearance of a reflection indicating the formation of antiferromagnetic ordering is observed. Within the framework of the density functional theory, an ab initio calculation of the magnetic moments for Ni1-xMxMnSb (M = Fe, Co; x = 0; 0.125; 0.250) was carried out. The results of theoretical calculations predict the existence of magnetic moments for Fe and Co ions, and they are antiferromagnetically coupled to the spins of Mn and Ni ions.Представлены результаты исследования влияния на кристаллическую структуру и магнитные свойства соединений на основе NiMnSb при замещении катионов Ni на катионы Fe и Co. Твердые растворы систем Ni1–xMxMnSb (M = Fe, Co) синтезированы методом твердофазных реакций. С помощью рентгеноструктурного анализа установлено наличие концентрационного структурного перехода. Пондеромоторным методом обнаружено, что температуры фазового превращения «магнитный порядок – магнитный беспорядок» снижаются по мере замещения никеля железом и кобальтом. Полевые зависимости удельной намагниченности демонстрируют типичное поведение магнитомягкого ферромагнетика. Приведены результаты эксперимента по изучению кристаллической и магнитной структуры твердых растворов систем Ni0,90M0,10MnSb (M = Fe, Co) с помощью дифракции тепловых нейтронов в интервале температур (3–300) K. Обнаружено, что исследуемые составы обладают ферромагнитным упорядочением вдоль оси с. На спектрах твердых растворов Ni0,90Co0,10MnSb в области 2Θ = 28,6° наблюдается появление рефлекса, указывающего на формирование антиферромагнитного упорядочения. В рамках теории функционала плотности проведен ab initio расчет магнитных моментов для Ni1–xMxMnSb (M = Fe, Co; x = 0; 0,125; 0,250). Результаты теоретических расчетов предсказывают существование магнитных моментов у ионов Fe и Co, и они антиферромагнитно связаны со спинами ионов Mn и Ni

Магнитные характеристики твердых растворов Ni1–xMxMnSb (M = Ti, V, Cr)

The results of an experiment on the study of the crystal and magnetic structures of substitutional solid solutions of the Ni0.90M0.10MnSb (M = Ti, V, Cr) systems using thermal neutron diffraction in the temperature range ~ 3–300 K are presented. It is found that all the studied compositions have ferromagnetic ordering along the c axis. In the spectra of Ni0.90V0.10MnSb and Ni0.90Cr0.10MnSb solid solutions, a reflection appears in the region 2Θ = 28.6°, which indicates the formation of antiferromagnetic ordering. It has been found that this reflection disappears at a temperature T = 75 K in Ni0.90V0.10MnSb, while it is observed in the spectrum of Ni0.90Cr0.10MnSb over the entire temperature range under study. Within the framework of density functional theory (DFT), an ab initio calculation of the crystal structure and magnetic moments for Ni1–xMxMnSb (M = Ti, V, Cr; x = 0; 0.125; 0.250) was carried out. It has been established that titanium, vanadium, and chromium ions participate in electron transfer only with Mn and Sb ions. The DFT results predict the existence of magnetic moments for Ti, V, and Cr ions. It was found that the spins of Ti, V, and Cr ions are antiferromagnetically coupled with the spins of Mn and Ni ions. The results obtained are of interest for the development of new concepts and models of structural design, which makes it possible to synthesize fundamentally new functional materials with already specified physical properties.Представлены результаты эксперимента по изучению кристаллической и магнитной структур твердых растворов замещения систем Ni0,90M0,10MnSb (M = Ti, V, Cr) с помощью дифракции тепловых нейтронов в интервале температур ~ 3–300 К. Обнаружено, что все исследуемые составы обладают ферромагнитным упорядочением вдоль оси с. На спектрах твердых растворов Ni0,90V0,10MnSb и Ni0,90Сr0,10MnSb в области 2Θ = 28,6° отмечено появление рефлекса, который указывает на формирование антиферромагнитного упорядочения. Установлено, что данный рефлекс исчезает при температуре T = 75 К в Ni0,90V0,10MnSb, а на спектре Ni0,90Cr0,10MnSb он наблюдается во всем исследуемом диапазоне температур. В рамках теории функционала плотности (DFT) проведен ab initio расчет кристаллической структуры и магнитных моментов для Ni1–xMxMnSb (M = Ti, V, Cr; x = 0; 0,125; 0,250). Установлено, что ионы титана, ванадия и хрома участвуют в переносе электрона только с ионами Mn и Sb. Результаты DFT предсказывают существование магнитных моментов у ионов Ti, V и Cr. Обнаружено, что спины ионов Ti, V и Cr антиферромагнитно связаны со спинами ионов Mn и Ni. Полученные результаты представляют интерес для разработки новых концепции и моделей структурного дизайна, при котором возможен синтез принципиально новых функциональных материалов с уже заданными физическими свойствами