В. Д. Седых, В. С. Русаков, О. Г. Рыбченко, А. М. Гапочка, М. Е. Мацнев, В. И. Кулаков, А. И. Иванов, А. А. Топоркова, “Особенности кристаллической структуры Са-замещенных ферритов La$_{1-x}$Ca$_x$FeO$_{3-\gamma}$”, Физика твердого тела, 2025, том 67, выпуск 9,страницы 1765

Динамика решетки, тепловые свойства

Особенности кристаллической структуры Са-замещенных ферритов La$_{1-x}$Ca$_x$FeO$_{3-\gamma}$

В. Д. Седых^a, В. С. Русаков^b, О. Г. Рыбченко^a, А. М. Гапочка^b, М. Е. Мацнев^b, В. И. Кулаков^a, А. И. Иванов^a, А. А. Топоркова^a

^a Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН, Черноголовка, Россия
^b Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия

Аннотация: Методами рентгеновской дифракции и мёссбауэровской спектроскопии исследованы в зависимости от содержания Са ($x$ = 0.0, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0) особенности кристаллической структуры Са-замещенного феррита лантана La$_{1-x}$Ca$_x$FeO$_{3-\gamma}$. Изучены как исходно синтезированные образцы, так и после вакуумного отжига при 650$^\circ$C, когда происходит полный переход ионов Fe$^{4+}$ в Fe$^{3+}$. При концентрациях Ca $x<$ 0.5 формируется ромбическая фаза Pbnm, при больших концентрациях ($x>$ 0.5) – упорядоченные фазы Гренье (LaCa$_2$Fe$_3$O$_8$) и браунмиллерит (Ca$_2$Fe$_2$O$_5$). Из низкотемпературных мёссбауэровских данных для всех исследуемых образцов определены доля каждого валентного состояния Fe, количество кислородных вакансий и содержание кислорода. Исходный образец с $x$ = 0.5 имеет максимальное количество ионов Fe$^{4+}$. В крайних состояниях, $x$ = 0 (LaFeO$_3$) и $x$ = 1 (Ca$_2$Fe$_2$O$_5$), ионы Fe находятся только в трехвалентном состоянии. Показано, что в исходных образцах с ростом концентрации Са меняется соотношение вкладов в мёссбауэровский спектр от различных структурных состояний ионов Fe$^{3+}$ в сторону кислородных окружений, характерных для вакансионно-упорядоченных фаз. Вакуумный отжиг (когда нет ионов Fe$^{4+}$) приводит к формированию менее дефектного локального окружения ионов Fe.

Ключевые слова: ортоферриты, валентные состояния железа, кислородные вакансии, мёссбауэровская спектроскопия, рентгеноструктурный анализ.

Поступила в редакцию: 25.05.2025
Исправленный вариант: 28.08.2025
Принята в печать: 29.08.2025

DOI: 10.61011/FTT.2025.09.61631.139-25