Magnetoelectric coupling in cobalt-based tellurium (VI) oxides with complex spin structures - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Magnetoelectric coupling in cobalt-based tellurium (VI) oxides with complex spin structures

Couplage magnétique dans des oxydes de tellure (VΙ) à base de cobalt avec des structures de spin complexes

Résumé

The current thesis is dedicated to a complex neutron scattering study of magnetic behaviour cobalt-based tellurium (VI) spinel series doped with zinc. It was found that the parent compound may be obtained in two structural forms: disordered centrosymmetric (space group #227) and ordered non-centrosymmetric (space group #212). While the disordered polymorph is a typical Néel-type ferrimagnet with a magnetic transition at 40 K, the ordered polymorph possesses two incommensurate magnetic phase transitions at 45 K and 27 K. With a help of the superspace symmetry approach the spin structure of the ordered polymorph was found to be ferrimagnetic spiral. Both magnetic frustration and Dzyaloshinskii-Morya interaction stabilize such a magnetic ordering. The system shows stability of the magnetic structure against magnetic dilution, which occupies tetrahedral environment preferably: only when the half of A-sites is substituted with zinc the long range magnetic ordering is suppressed. Remarkably, both polymorphs demonstrate magnetic diffuse scattering far above long-range transition temperatures. Neutron XYZ polarization analysis revealed that in the case of the ordered polymorph the short-range ordering has the same ferrimagnetic spiral nature as the ordered state. Short-range ordering of the highly diluted ordered polymorph is similar to the parent compound. Dielectric spectroscopy of the disordered and ordered compound revealed magnetoelectric behaviour in each case.
La thèse actuelle est consacrée à une étude complexe de diffusion de neutrons sur des séries de spinelles de tellure à base de cobalt (VI) dopées au zinc. Il a été constaté que le composé parent peut être obtenu sous deux formes structurelles: centrosymétrique désordonnée (groupe d'espace # 227) et non-centrosymétrique ordonnée (groupe d'espace # 212). Alors que le polymorphe désordonné soit un ferrimagnet typique de type Néel avec une transition magnétique à 40 K, le polymorphe ordonné possède deux transitions de phase magnétiques incommensurables à 45 K et 27 K. Grâce à l'approche de symétrie super-spatiale, il a été découvert que la structure de spin d'un polymorphe ordonné est une spirale ferrimagnétique. La frustration magnétique et l'interaction Dzyaloshinskii-Morya stabilisent cet ordre magnétique. Le système montre la stabilité de la structure magnétique contre la dilution magnétique, qui occupe de préférence l'environnement tétraédrique: ce n'est que lorsque la moitié des sites A est remplacée par du zinc que l'ordre magnétique à longue distance est supprimé. Ce qui est remarquable, ce sont les deux polymorphes qui démontrent une diffusion diffuse magnétique bien au-dessus des températures de transition à longue distance. L'analyse de polarisation Neutron XYZ a révélé: quand le polymorphe est ordonné, l'ordre à courte portée a la même nature en spirale ferrimagnétique que l'état ordonné. L'ordre à courte portée du polymorphe ordonné fortement dilué est similaire au composé parent. La spectroscopie diélectrique du composé désordonné et ordonné a révélé un comportement magnétoélectrique en chaque cas.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03264175 , version 1 (18-06-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03264175 , version 1

Citer

Stanislav Podchezertsev. Magnetoelectric coupling in cobalt-based tellurium (VI) oxides with complex spin structures. Theoretical and/or physical chemistry. Normandie Université, 2020. English. ⟨NNT : 2020NORMC228⟩. ⟨tel-03264175⟩
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