1. Phase transitions and magnetic structures in MnW1-xMoxO4 compounds (x 0.2)
- Author
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Gilles André, Christophe Payen, Vincent Hardy, Françoise Damay, Lynda Meddar, Michaël Josse, Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut méditerranéen de biodiversité et d'écologie marine et continentale (IMBE), Avignon Université (AU)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UMR237-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Université de Bordeaux (UB)
- Subjects
[PHYS]Physics [physics] ,Phase transition ,Magnetic structure ,Chemistry ,Neutron diffraction ,02 engineering and technology ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Condensed Matter Physics ,01 natural sciences ,Magnetic field ,Crystallography ,Magnetization ,Phase (matter) ,0103 physical sciences ,Diamagnetism ,General Materials Science ,010306 general physics ,0210 nano-technology ,Solid solution - Abstract
International audience; Temperature-dependent specific heat, magnetization and neutron diffraction data have been collected in zero magnetic field for polycrystalline samples of MnW1−x Mo x O4 (x ≤ 0.2) solid solution whose end-member MnWO4 exhibits a magnetoelectric multiferroic phase (AF2 phase) between T 1 ≈ 8 K and T 2 = 12.5 K. In MnW1−x Mo x O4, diamagnetic W6+ are replaced with diamagnetic Mo6+ cations and magnetic couplings among Mn2+ (3d 5, S = 5/2) ions are modified due the doping-induced tuning of the orbital hybridization between Mn 3d and O 2p states. It was observed that magnetic phase transition temperatures which are associated with the second-order AF3-to-paramagnetic (T N) and AF2-to-AF3 (T 2) transitions in pure MnWO4 slightly increase with the Mo content x. Magnetic specific heat data also indicate that the first-order AF1-to-AF2 phase transition at T 1 survives a weak doping x ≤ 0.05. This latter phase transition becomes invisible above the base temperature 2 K for higher level of doping x ≥ 0.10. Neutron powder diffraction datasets collected above 1.5 K for a sample of MnW0.8Mo0.2O4 were analyzed using the Rietveld method. The magnetic structure below ≈ 14 K is a helical incommensurate spin order with a temperature-independent propagation vector k = (−0.217(6), 0.5, 0.466(4)). This cycloidal magnetic structure is similar to the polar AF2 structure observed in MnWO4. The AF1 up-up-down-down collinear spin arrangement observed in MnWO4 is absent in our MnW0.8Mo0.2O4 sample.
- Published
- 2016
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