References

zhps

Журнал прикладной спектроскопии

Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii

0514-7506

B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences

zhps-2083

Research Article

Статьи

Влияние состава на электронную структуру манганитов R1-xCaxMnO3 (R= Nd, Gd; x = 0.0, 0.2) по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии

Influence of Composition on the Electronic Structure of Manganites R1-xCaxMnO3 (R = Nd, Gd; x = 0.0, 0.2) According to X-Ray Photoelectron Spectroscopy Data

Эстемирова

С. Х.

Estemirova

S. Kh.

Екатеринбург

Ekaterinburg

esveta100@mail.ru

Институт металлургии им. Н. А. Ватолина УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. ЕльцинаN. A. Vatolin Institute of Metallurgy, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin

2026

22012026

9315768

2026

Эстемирова С.Х.

Estemirova S.K.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2083

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) исследованы манганиты CaMnO3 и R1–xCaxMnO3 (R = Nd, Gd; x = 0.0, 0.2). Проанализированы спектры остовных уровней всех элементов, входящих в состав соединений. Выявлены химические сдвиги, отражающие эволюцию валентных состояний ионов в зависимости от состава. На основе анализа мультиплетного расщепления спектров Mn 3s определены эффективные спиновые и зарядовые состояния ионов Mn. Полученные результаты расширяют существующую базу РФЭС-данных по электронной структуре манганитов и подтверждают эффективность метода для анализа валентности марганца в сложных оксидах.

CaMnO3 and R1–xCaxMnO3 (R = Nd, Gd; x = 0.0, 0.2) manganites were studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The core-level spectra of all the elements in the compounds were analyzed. Chemical shifts reflecting the evolution of the ion valence states depending on composition were identified. Based on an analysis of the multiplet splitting of Mn 3s spectra, the effective spin and charge states of Mn ions were determined. The obtained results expand the existing XPS database on the electronic structure of manganites and confirm the effectiveness of this method for analyzing the valence of manganese in complex oxides.

манганитырентгеновская фотоэлектронная спектроскопиявалентное состояниеперовскитоподобная структурамультиплетное расщепление

manganitesX-ray photoelectron spectroscopyvalence stateperovskite-like structuremultiplet splitting

References1

R. von Helmolt, J. Wecker, B. Holzapfel, L. Schultz, K. Samwer. Phys. Rev. Lett., 71, N 14 (1993) 2331—2333

P. Schlottmann. Physica B, 404, N 18 (2009) 2699—2704, https://doi.org/10.1016/j.physb.2009.06.066

S. Dong, H. Xiang, E. Dagotto. Nat. Sci. Rev., 6, N 4 (2019) 629—641, https://doi.org/10.1093/nsr/nwz023

С. В. Адашкевич, С. А. Маркевич, С. В. Труханов, Г. Г. Федорук. Журн. прикл. спектр., 84 (2017) 664—667 [S. V. Adashkevich, S. A. Markevich, S. V. Trukhanov, G. G. Fedaruk. J. Appl. Spectr., 84, N 4 (2017) 683—686], https://doi.org/10.1007/s10812-017-0530-3

С. Х. Эстемирова, А. В. Фетисов, В. Б. Фетисов. Журн. прикл. спектр., 76 (2009) 419—427 [S. K. Estemirova, A. V. Fetisov, V. B. Fetisov. J. Appl. Spectr., 76, N 3 (2009) 394—401], https://doi.org/10.1007/s10812-009-9180-4

E. Beyreuther, S. Grafström, L. M. Eng, C. Thiele, K. Dörr. Phys. Rev. B, 73, N 15 (2006) 155425, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.155425

V. R. Galakhov, B. A. Gizhevskii, L. V. Elokhina, N. N. Loshkareva, S. V. Naumov, M. Raekers, M. Neumann, A. M. Balbashov. JETP Lett., 91, N 3 (2010) 129—133, https://doi.org/10.1134/S0021364010030069

M. C. Falub, M. Shi, J. Krempasky, K. Hricovini, Ya. M. Mukovskii, M. Neumann, V. R. Galakhov, L. Patthey. Surf. Sci., 575, N 1-2 (2005) 29—34, https://doi.org/10.1016/j.susc.2004.10.053

V. V. Mesilov, V. R. Galakhov, S. N. Shamin, B. A. Gizhevskii, S. V. Naumov. J. Struct. Chem., 56, N 3 (2015) 497—503, https://doi.org/10.1134/S0022476615030166

Yu. A. Teterin, A. Yu. Teterin. Russ. Chem. Rev., 71, N 5 (2002) 347—381, https://doi.org/10.1070/RC2002v071n05ABEH000717

N. Kamegashira, Y. Miyazaki. Mater. Res. Bull., 19, N 9 (1984) 1201—1206, https://doi.org/10.1016/0025-5408(84)90072-2

K. Kitayama, H. Ohno, Y. Ide, K. Satoh, S. Murakami. J. Solid State Chem., 166, N 2 (2002) 285—291, https://doi.org/10.1006/jssc.2002.9586

S. K. Estemirova, V. F. Balakirev, A. M. Yankin, V. Ya. Mitrofanov, S. A. Uporov, V. M. Kozin, T. I. Filinkova. Glass Phys. Chem., 41, N 3 (2015) 224—231, https://doi.org/10.1134/S1087659615020066

R. Kwok. XPS Peak Fitting Program, version 4.1 (2000), http://www.phy.cuhk.edu.hk/~sur- face/XPSPEAK/

R. D. Shannon. Acta Cryst. A, 32, N 5 (1976) 751—767, doi.org/10.1107/S0567739476001551

K. Siegbahn. ESCA; Atomic, Molecular and Solid States Structure Studied by Means of Electron Spectroscopy, Uneversity of Michigan, Almqvist & Wiksells (1967)

C. Zhang, C. Wang, W. Hua, Y. Guo, G. Lu, S. Gil, A. Giroir-Fendler. Appl. Catal. B, 186 (2016) 173—183, https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2015.12.052

A. Santoni, G. Speranza, M. R. Mancini, F. Padella, L. Petrucci, S. Casadio. J. Phys. Cond. Matter, 11, N 16 (1999) 3387—3396, doi 10.1088/0953-8984/11/16/018

L. Wang, H. Xie, X. Wang, G. Zhang, Y. Guo, Y. Guo, G. Lu. Chin. J. Catal., 38, N 8 (2017) 1406—1412, https://doi.org/10.1016/S1872-2067(17)62863-8

K. A. Stoerzinger, W. T. Hong, X. R. Wang, R. R. Rao, S. B. Subramanyam, C. Li, T. Venkatesan, Q. Liu, E. J. Crumlin, K. K. Varanasi, Y. Shao-Horn. Chem. Mater., 29, N 23 (2017) 9990—9997, doi: 10.1021/acs.chemmater.7b03399

M. J. Dzara, J. M. Christ, P. Joghee, C. Ngo, C. A. Cadigan, G. Bender, R. M. Richards, R. O’Hayre, S. Pylypenko. J. Power Sources, 375 (2018) 265—276, https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.08.071

R. Dudric, R. Bortnic, G. Souca, R. Ciceo-Lucacel, R. Stiufiuc, R. Tetean. Appl. Surface Sci., 487 (2019) 17—21, https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.04.233

D. Barreca, A. Gasparotto, A. Milanov, E. Tondello, A. Devi, R. A. Fischer. Surface Sci. Spectra, 14, N 1 (2007) 60—67, https://doi.org/10.1116/11.20080703

M. E Abrishami, M. Mohammadi, M. Sotoudeh. Crystals, 12, N 12 (2022) 1728, https://doi.org/10.3390/cryst12121728

S. P. Kowalczyk, N. Edelstein, F. R. McFeely, L. Ley, D. A. Shirley. Chem. Phys. Lett., 29, N 4 (1974) 491—495, https://doi.org/10.1016/0009-2614(74)85076-1

D. F. Mullica, C. K. C. Lok, H. O. Perkins, G. A. Benesh, V. Young. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 71, N 1 (1995) 1—20, https://doi.org/10.1016/0368-2048(94)02250-X

D. D. Sarma C. N. R. Rao. Electron Spectrosc. Relat. Phenom, 20 (1980) 25—45

K. Zhi-jian, L. Li-ping, W. Quan. Chem. Res. Chin. Univ., 12, N 3 (1996) 280—284

A. Szytuła, D. Fus, B. Penc, A. Jezierski. J. Alloys Compd., 317-318 (2001) 340—346, https://doi.org/10.1016/S0925-8388(00)01427-4

S. P. Kowalczyk, N. Edelstein, F. R. McFeely, L. Ley, D. A. Shirley. Chem. Phys. Lett., 29, N 4 (1984) 491—495

W. J. Lademan, A. K. See, L. E. Klebanoff, G. van der Laan. Phys. Rev. B, 54, N 23 (1996) 17191—17198

J. Liu, Z. An, W. Zhu, W. Zhang, Y. Liu, H. Wu, L. Liu. Sep. Purif. Technol., 354, N 1 (2025) 128749, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.128749

J. T. Kloprogge, B. J. Wood. Handbook of Mineral Spectroscopy, 1, X-Ray Photoelectron Spectra, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands (2020) 505

V. Celorrio, L. Calvillo, G. Granozzi, A. E. Russell, D. J. Fermin. Top. Catal., 61, N 1-2 (2018) 154—161, https://doi.org/10.1007/s11244-018-0886-5

A. T. Kozakov, A. G. Kochur, V. G. Trotsenko, A. V. Nikolskii, M. El Marssi, B. P. Gorshunov, V. I. Torgashev. J. Alloys Compd., 740 (2018) 132—142, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.01.002

A. N. Ulyanov, K. I. Maslakov, C. Martin, D.-S. Yang, S. A. Chernyak, V. Markovich, S. V. Savilov. J. Alloys Compd., 820 (2020) 153106, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153106

L. Bubnowicz, R. França. Appl. Surface Sci. Adv., 11 (2022) 100306, https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2022.100306

J.-L. Ortiz-Quiñonez, L. García-González, F. E. Cancino-Gordillo, U. Pal. Mater. Chem. Phys., 246 (2020) 122834, https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.122834

V. D. Castro, G. Polzonetti. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 48 (1989) 117—123, https://doi.org/10.1016/0368-2048(89)80009-X

M. C. Biesinger, B. P. Payne, A. P. Grosvenor, L. W. M. Lau, A. R. Gerson, R. St. C. Smart. Appl. Surface Sci., 257, N 7 (2011) 2717—2730, https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.10.051

E. S. Ilton, J. E. Post, P. J. Heaney, F. T. Ling, S. N. Kerisit. Appl. Surface Sci., 366 (2016) 475—485, https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.12.159

F. R. McFeely, S. P. Kowalczyk, L. Ley, D. A. Shirley. Solid State Commun., 15, N 6 (1974) 1051—1054, https://doi.org/10.1016/0038-1098(74)90529-8

S.-J. Shih, R. Sharghi-Moshtaghin, M. R. De Guire, R. Goettler, Z. Xing, Z. Liu, A. H. Heuer. J. Electrochem. Soc., 158, N 10 (2011) B1276—B1283, doi 10.1149/1.3625279

J. S. Foord, R. B. Jackman, G. C. Allen. Philos. Mag. A, 49, N 5 (1984) 657—663, http://dx.doi.org/10.1080/01418618408233293

C. S. Fadley, D. A. Shirley. Phys. Rev. A, 2, N 4 (1970) 1109—1120, https://doi.org/10.1103/PhysRevA.2.1109

The authors declare that there are no conflicts of interest present.