Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2008)
Field-induced transitions and magnetization reserval in Er<sub>x</sub>Y<sub>1-x</sub>Co<sub>0.50</sub>Mn<sub>0.50</sub>O<sub>3</sub> (0.0 ≤ x ≤ 1.0)
Abstract
Magnetic properties of the Er(Co,Mn)O3 solid solution result from a subtle interplay of different interactions between erbium moments and several other magnetic entities present in this system: Mn3+, Mn4+, Co2+, Co3+, as well as double-exchange interactions among them. The special case of the 0.5:0.5 = Co:Mn substitution is particularly important since ferromagnetic domains may reorientate both under low and high external magnetic fields. Magnetic dilution of the erbium sublattice by non-magnetic yttrium (same valence and size) allows separating out the antiferromagnetic 4f-3d interactions leaving just the ferromagnetic Co2+-Mn4+ transition metal sublattice. Magnetic properties of the ErxY1-xCo0.50Mn0.50O3 (0.0 ≤ x ≤ 1.0) solid solution are presented, going from ferromagnetism (x = 0; YCo0.5Mn0.5O3) to ferrimagnetism (x = 1; ErCo0.5Mn0.5O3). Antiferromagnetic interactions get stronger while the Co/Mn ferromagnetic domains become harder to rotate when the rare-earth sublattice is progressively filled with erbium ions of large magnetic moments. A linear dependence with x(Er) is observed for the critical field Hcrit related to the reorientation of domains, going from 1.3 T up to 3.5 T, for x = 0 and 1, respectively. At the same time, the compensation temperature Tcomp increases and the spontaneous magnetization Mrem decreases with increasing content of erbium.Las propiedades magnéticas de las soluciones sólidas ErxY1-xCo0.50Mn0.50O3 (0.0 ≤ x ≤ 1.0) son consecuencia de una sutil interrelación de las diferentes interacciones entre los momentos magnéticos del Er3+ y de otras entidades magnéticas presentes en el sistema: Mn3+, Mn4+, Co2+, Co3+, así como las interacciones de doble canje entre ellas. El caso especial de la sustitución 0.5:0.5 = Co:Mn es particularmente importante puesto que los dominios ferromagnéticos pueden reorientarse bien con campos externos bajos como con altos. La dilución magnética de la subred de Er3+ por el ión no-magnético Y3+ (del mismo tamaño y valencia) permite separar las interacciones antiferromagnéticas 4f-3d dejando solamente las interacciones ferromagnéticas Co2+-Mn4+ de la subred de los metales de transición. Las propiedades magnéticas de las soluciones sólidas ErxY1-xCo0.50Mn0.50O3 (0.0 ≤ x ≤ 1.0) se presentan como variando desde ferromagnetismo (x = 0; YCo0.5Mn0.5O3) a ferrimagnetismo (x = 1; ErCo0.5Mn0.5O3). Las interacciones antiferromagnéticas se hacen más fuertes mientras que los dominios ferromagnéticos se hacen más difíciles de rotar cuando la subred de la tierra rara se va llenando progresivamente con iones Er3+, de momento magnético alto. Se observa una dependencia lineal con x(Er) del campo crítico Hcrit relacionado con la reorientación de dominios, variando desde 1.3 T hasta 3.5 T, para x = 0 y 1, respectivamente. Al mismo tiempo, la temperatura de compensación, Tcomp aumenta y la magnetización espontánea, Mrem disminuye con el contenido creciente de Er3+.
