NEXAFS and XPS spectra of Ьn doped bismuth magnesium tantalate pyrochlores
[NEXAFS и XPS спектры марганецсодержащих пирохлоров на основе танталата висмута-магния]
Nadezhda A. Zhuka,
Sergey V. Nekipelovb,
Alexandra V. Korolevac,
Alexey M. Lebedevd,
Dmitriy S. Beznosikove a Pitirim Sorokin Syktyvkar State University, Syktyvkar, Russian Federation
b Institute of Physics and Mathematics of the Komi Science Center UB RAS, Syktyvkar, Russian Federation
c Saint Petersburg State University, St. Petersburg, Russian Federation
d National Research Center -- Kurchatov Institute, Moscow, Russian Federation
e Federal State Unitary Enterprise «General Radio Frequency Centre», Syktyvkar, Russian Federation
Аннотация:
По данным рентгенофазового анализа, синтезированные по керамической технологии образцы Bi
$_2$Mg
$_x$Mn
$_{1-x}$Ta
$_2$O
$_{9.5-\Delta}$ (х=0.3;0.5;0.7) содержат основную фазу кубического пирохлора (пр.гр. Fd-3m) и примесную фазу BiTaO
$_4$ триклинной модификации (пр.гр. P-1), содержание которой пропорционально степени допирования марганцем. Параметр элементарной ячейки фазы пирохлора равномерно увеличивается с ростом индекса x(Mg) от 10.4970(8) при х=0.3 до 10.5248(8) Å (х=0.7), подчиняясь правилу Вегарда. Методом рентгеновской спектроскопии исследовано электронное состояние всех ионов, входящих в состав Bi
$_2$Mg
$_x$Mn
$_{1-x}$Ta
$_2$O
$_{9.5-\Delta}$. По данным NEXAFS и XPS установлено, что допирование магнием не изменяет степени окисления висмута и тантала в пирохлоре. Между тем, в Ta4f
$_-$, Bi4f
$_{7/2}$ и Bi4
$_{f5/2}$ спектрах образцов наблюдается энергетический сдвиг полос поглощения в сторону меньших энергий, что характерно для ионов висмута и тантала с эффективным зарядом (+3-
$\delta$) и (+5-
$\delta$), обусловленных распределением ионов марганца(II) и магния(II) в позиции висмута и тантала. По данным NEXAFS и XPS спектроскопии, ионы марганца в образцах имеют степени окисления преимущественно +2 и +3, доля которых возрастает с увеличением содержания марганца в образцах.
Ключевые слова:
пирохлор, Mg допирование BiTaO
$_4$, XPS и NEXAFS спектроскопия.
УДК:
541.122: 538.214
Получена: 10.03.2024
Исправленный вариант: 15.04.2024
Принята: 17.05.2024
Язык публикации: английский