Сверхтонкие взаимодействия в дихалькогенидах CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5): 93Nb ЯМР-исследование

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Впервые выполнено ЯМР-исследование дихалькогенидов CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5) в парамагнитном состоянии при использовании в качестве ЯМР-зондов ядер 93Nb. Анализ спектров ЯМР 93Nb позволил обнаружить наличие в CrxNbSe2 трех магнитно неэквивалентных позиций ниобия, в ближайшем окружении которых находятся соответственно 0, 1 и 2 иона хрома. Для каждой из позиций Nb с разным числом атомов хрома в ближайшем окружении в соединениях CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5) определены значения компонент тензоров магнитного сдвига и градиента электрического поля в месте расположения ядер ниобия. Получено свидетельство формирования в Cr0.33NbSe2 упорядочения позиций ионов хрома в плоскости ab сверхструктуры 3a0×3a0. С другой стороны, в соединении Cr0.5NbSe2 явных признаков формирования какой-либо сверхструктуры позиций ионов хрома обнаружено не было. Установлено, что перекрытие 4d-, 5s- оболочек ионов ниобия и 3d- орбиталей хрома приводит к появлению на ядрах Nb наведенного от магнитных моментов хрома положительного сверхтонкого поля. Из температурных зависимостей сдвига и восприимчивости в Cr0.5NbSe2 сделана оценка этих наведенных сверхтонких полей.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. Г. Смольников

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Ю. В. Пискунов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Author for correspondence.
Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

В. В. Оглобличев

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

А. Ф. Садыков

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

М. Е. Кашникова

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Н. А. Уткин

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

А. П. Геращенко

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Д. Ф. Акрамов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Н. В. Селезнева

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Н. В. Баранов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: piskunov@imp.uran.ru
Russian Federation, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

References

  1. Kaul A.B. Two-dimensional layered materials: Structure, properties, and prospects for device applications // J. Mater. Research. 2014. V. 29. P. 348–361.
  2. Guillamon I., Suderow H., Vieira S., Cario L., Diener P., Rodiere P. Superconducting Density of States and Vortex Cores of 2H-NbS2 // Phys. Rev. Letters. 2008. V. 101. P. 166407.
  3. Parkin S.S.P., Friend R.H. 3d transition-metal intercalates of the niobium and tantalum dichalcogenides. I. Magnetic properties // Philosophical Magazine B. 1980. V. 41. Iss. 1. P. 65–93.
  4. Cao Y., Huang Z., Yin Y., Xie H., Liu B., Wang W., Zhu C., Mandrus D., Wang L., Huang W. Overview and advances in a layered chiral helimagnet Cr1/3NbS2 // Mater. Today Advances. 2020. V. 7. P. 100080 (19 pp).
  5. Toporova N.M., Sherokalova E.M., Selezneva N.V., Ogloblichev V.V., Baranov N.V. Crystal structure, properties and griffiths-like phase in niobium diselenide intercalated with chromium // J. Alloys Comp. 2020. V. 848. P. 156534 (11 pp.).
  6. Gubkin A.F., Proskurina E.P., Kousaka Y., Sherokalova E.M., Selezneva N.V., Miao P., Lee S., Zhang J., Ishikawa Y., Torii S., Kamiyama T., Campo J., Akimitsu J., Baranov N.V. Crystal and magnetic structures of Cr1/3NbSe2 from neutron diffraction // J. Appl. Phys. 2016. V. 119. P. 013903 (6 pp).
  7. Ogloblichev V.V., Baranov N.V., Agzamova P.A., Germov A.Yu., Nosova N.M., Piskunov Yu.V., Sherokalova E.M., Selezneva N.V., Sadykov A.F., Smolnikov A.G. Electronic states in ferromagnetic CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5) studied by 53Cr and 93Nb NMR spectroscopy // Phys. Rev. B. 2021. V. 104. P. 245115 (10 pp).
  8. Agzamova P., Ogloblichev V. Electronic Structure and Hyperfine Interactions in CrxNbSe2 (x = 0.33, 0.5) by DFT Studies // Appl. Magn. Resonance. 2023. V. 54. P. 439–448.
  9. Геращенко А.П., Верховский С.В., Садыков А.Ф., Смольников А.Г., Пискунов Ю.В., Михалев К.Н. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ #2018663091. Simul 2018. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 22.10.2018 г.
  10. Абрагам А. Ядерный магнетизм. Пер. с англ. Под ред. Г.В. Скроцкого. М.: Изд. иностр. лит., 1963. 551 с.
  11. Hulliger F., Pobitschka E. On the magnetic behavior of new 2H NbS2-type derivatives // J. Solid State Chem. 1970. V. 1. Iss. 2. P. 117–119.
  12. Voorhoeve J.M., van den Berg N., Robbins M. Intercalation of the niobium-diselenide layer structure by first-row transition metals // J. Solid State Chemistry. 1970. V. 1. Iss. 2. P. 134–137.
  13. Куркин М.И., Туров Е.А. ЯМР в магнитоупорядоченных веществах и его применения. М.: Наука, 1990. 248 с.
  14. Винтер Ж. Магнитный резонанс в металлах. Пер. с англ. Под ред. А.П. Степанова. М.: Мир, 1976. 288 с.
  15. Carter G.C., Bennett L.H., Kahan D.J. Metallic shifts in NMR-review of theory and comprehensive critical data compilation of metallic materials. 1. Review chapters NMR tables, evaluated knight-shifts in metals together with other solid-state and nuclear properties //Progress in Mater. Sci. 1977. V. 20. P. 1–378.
  16. Mito M., Ohsumi H., Shishidou T., Kuroda F., Weinert M., Tsuruta K., Kotani Y., Nakamura T., Togawa Y., Kishine J., Kousaka Y., Akimitsu J., Inoue K. Observation of orbital angular momentum in the chiral magnet CrNb3S6 by soft x-ray magnetic circular dichroism // Phys. Review B. 2019. V. 99. P. 174439 (12 pp).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Temperature dependences of magnetic susceptibility χ(T) in CrₓNbSe₂ (x = 0.33, 0.5). Solid lines are the result of approximation of experimental data by the expression χ(T) = C/(T – TC) + χ₀. The inset shows the T-dependence of the derivative dχ/dT.

Download (116KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. NMR spectra of ⁹³Nb nuclei in polycrystalline samples of CrₓNbSe₂ (x = 0.33, 0.5) in a magnetic field of H₀ = 117.47 kOe at a temperature of T = 295 K and the result of modeling the experimental spectra with a set of three subspectra (L₀, L₁, L₂) with different values ​​of the components of the magnetic shear tensor and the EFG tensor (presented in Table 1). The spectrum Sum is the sum of the subspectra L₀, L₁, L₂.

Download (134KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Positions of Nb(0), Nb(1), and Nb(2) in CrₓNbSe₂ (a). Example of ordering of Cr atoms in the upper (I) and lower (II) chromium layers relative to the Se–Nb–Se “sandwich”, in which the intensities of the NMR lines corresponding to the Nb(0), Nb(1), Nb(2) positions are related as 1:2:1 (b).

Download (135KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Evolution with temperature of the NMR spectra of ⁹³Nb in Cr₀.₅NbSe₂.

Download (111KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Temperature dependences of the magnetic shift Kiso of the NMR lines L₀, L₁ and L₂ in Cr₀.₅NbSe₂.

Download (65KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Kiso(χ) dependencies with temperature as a parameter, approximated by straight lines.

Download (86KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Splitting of the 3d level of Cr in the crystal field

Download (46KB)
Indexing metadata