Synthesis of Ilmenite-type ε-Mn2O3 and Its Properties

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作者
Sergey V. Ovsyannikov,Alexander A. Tsirlin,Igor V. Korobeinikov,Н. В. Морозова,Alena Aslandukovа,Gerd Steinle‐Neumann,Stella Chariton,Saiana Khandarkhaeva,Konstantin Glazyrin,F. Wilhelm,А. Рогалев,Leonid Dubrovinsky
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:60 (17): 13348-13358 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.1c01666
摘要

In contrast to the corundum-type A2X3 structure, which has only one crystallographic site available for trivalent cations (e.g., in hematite), the closely related ABX3 ilmenite-type structure comprises two different octahedrally coordinated positions that are usually filled with differently charged ions (e.g., in Fe2+Ti4+O3 ilmenite). Here, we report a synthesis of the first binary ilmenite-type compound fabricated from a simple transition-metal oxide (Mn2O3) at high-pressure high-temperature (HP-HT) conditions. We experimentally established that, at normal conditions, the ilmenite-type Mn2+Mn4+O3 (ε-Mn2O3) is an n-type semiconductor with an indirect narrow band gap of Eg = 0.55 eV. Comparative investigations of the electronic properties of ε-Mn2O3 and previously discovered quadruple perovskite ζ-Mn2O3 phase were performed using X-ray absorption near edge spectroscopy. Magnetic susceptibility measurements reveal an antiferromagnetic ordering in ε-Mn2O3 below 210 K. The synthesis of ε-Mn2O3 indicates that HP-HT conditions can induce a charge disproportionation in simple transition-metal oxides A2O3, and potentially various mixed-valence polymorphs of these oxides, for example, with ilmenite-type, LiNbO3-type, perovskite-type, and other structures, could be stabilized at HP-HT conditions.

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