Оксид европия(II)

Оксид европия(II)
Общие
Систематическое наименование	Оксид европия
Традиционные названия	Монооксид европия; окись европия
Химическая формула	EuO
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	тёмно-красные кристаллы
Молярная масса	167,96 г/моль
Плотность	8,2 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	1700; 1980 °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	-590 кДж/моль

Оксид европия(II) — бинарное неорганическое соединение металла европия и кислорода с формулой EuO, тёмно-красные кристаллы, реагирует с водой.

Получение

• Восстановление оксида европия(III) углеродом или европием:

$\mathsf{Eu_2O_3 + C \ \xrightarrow{1300^oC}\ 2EuO + CO }$

$\mathsf{Eu_2O_3 + Eu \ \xrightarrow{1220^oC, Ar}\ 3EuO }$

• Взаимодействием оксигалогенидов европия с гидридом лития в вакууме при 600-800 °C
• Восстановлением оксида европия(III) лантаном при 1300-1500 °C
• Восстановлением оксида европия(III) гидридом европия при 800 °C

Физические свойства

Оксид европия(II) образует тёмно-красные кристаллы кубической сингонии с периодом решетки 0,51439 нм.

Является ферромагнитным полупроводником с температурой Кюри 69,3 К и шириной запрещенной энергетической зоны 1,12 эВ. Температура Кюри может быть повышена легированием или приложением внешнего давления^[1][2].

Вследствие наличия зависимости сдвига края оптического поглощения от степени магнитного порядка в структуре и внешнего магнитного поля, есть возможность регулировать собственную и примесную проводимость оксида европия(II). Для оксида европия(II) при понижении температуры от Т_к до 20 К этот сдвиг составляет 0,25 эВ. Следует также отметить, что благодаря большому значению магнитного момента иона европия в состоянии насыщения (~7μ_Б) и величине намагниченности насыщения (2,43 Тл), носители тока в монооксиде европия почти на 100% поляризованы по спину^[3].

Важным физическим свойством EuO, богатым на металлическую фазу, является наличие перехода металл-диэлектрик. Данный переход сопровождается резким повышением сопротивления на 13 порядков близ температуры Кюри при определенных условиях. При температурном диапазоне всего лишь в несколько градусов Кельвинов, этот скачек сопротивления является самым большим по сравнению с известными материалами^[4].

Удельное электрическое сопротивление: 10⁸-10¹⁰ Ом·см

Температура Кюри-Вейса: 76 К

Химические свойства

• Реагирует с холодной водой:

$\mathsf{EuO + H_2O \ \xrightarrow{}\ Eu(OH)_2 }$

• Реагирует с горячей водой:

$\mathsf{2EuO + 6H_2O \ \xrightarrow{}\ 2Eu(OH)_3 + 3H_2\uparrow }$

• Реагирует с разбавленными холодными кислотами:

$\mathsf{EuO + 2HCl \ \xrightarrow{}\ EuCl_2 + H_2O }$

• Реагирует с концентрированными горячими кислотами:

$\mathsf{EuO + 4HNO_3 \ \xrightarrow{90^oC}\ Eu(NO_3)_3 + NO_2\uparrow + H_2O }$

Применение

Один из потенциальных материалов для применения в спинтронике вследствие высокой спиновой поляризации.

Примечания

1. ↑ D. DiMarzio, M. Croft, N. Sakai, M. W. Shafer. Effect of pressure on the electrical resistance of EuO // Phys. Rev. B – 1987. – Vol. 35, No. 16. – P. 8891-8893.
2. ↑ H. Ott, S. J. Heise, R. Sutarto, Z. Hu, C. F. Chang et al. Soft x-ray magnetic circular dichroism study on Gd-doped EuO thin films // Phys. Rev. B – 2006. – Vol. 73, No. 9, 094407.
3. ↑ А. С. Борухович. Особенности квантового туннелирования в мультислоях и гетероструктурах, содержащих ферромагнитные полупроводники // УФН. – 1999. – Т. 169, N 7. – С.737-751.
4. ↑ J. B. Torrance, M. W. Shafer, T. R. McGuire. Bound magnetic polarons and the insulator-metal transition in EuO // Phys. Rev. Lett. – 1972. – Vol. 29, No. 17. – P. 1168-1171.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0