Влияние состава на электронную структуру манганитов R_1-xCa_xMnO₃ (R= Nd, Gd; x = 0.0, 0.2) по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) исследованы манганиты CaMnO₃ и R_1–xCa_xMnO₃ (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.

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

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

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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

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

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

12. 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

13. 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

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

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

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

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. 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

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

25. 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

26. 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

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

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

29. 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

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

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

32. 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

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

34. 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

35. 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

36. 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

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

38. 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

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

40. 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

41. 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

42. 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

43. 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

44. 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

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