The thermal expansion and magnetic properties of antiperovskite manganese nitrides Ag1xNMn3+x were reported. The substitution of Mn for Ag effectively broadens the temperature range of negative thermal expansion and drives it to cryogenic temperatures. As x increases, the paramagnetic (PM) to antiferromagnetic (AFM) phase transition temperature decreases. At x0.2, the PM-AFM transition overlaps with the AFM to glass-like state transition. Above x = 0.2, two new distinct magnetic transitions were observed: One occurs above room temperature from PM to ferromagnetic (FM), and the other one evolves at a lower temperature (T*) below which both AFM and FM orderings are involved. Further, electron spin resonance measurement suggests that the broadened volume change near T* is closely related with the evolution of Γ5g AFM ordering.

1.
T. A.
Mary
,
J. S. O.
Evans
,
T.
Vogt
, and
A. W.
Sleight
,
Science
272
,
90
(
1996
).
2.
T.
Chatterji
,
T. C.
Hansen
,
M.
Brunelli
, and
P. F.
Henry
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
241902
(
2009
).
3.
Y. W.
Long
,
N.
Hayashi
,
T.
Saito
,
M.
Azuma
,
S.
Muranaka
, and
Y.
Shimakawa
,
Nature
458
,
60
(
2009
).
4.
T. F.
Qi
,
O. B.
Korneta
,
S.
Parkin
,
L. E.
De Long
,
P.
Schlottmann
, and
G.
Cao
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
177203
(
2010
).
5.
M.
Azuma
,
W. T.
Chen
,
H.
Seki
,
M.
Czapski
,
S.
Olga
,
K.
Oka
,
M.
Mizumaki
,
T.
Watanuki
,
N.
Ishimatsu
,
N.
Kawamura
,
S.
Ishiwata
,
M. G.
Tucker
,
Y.
Shimakawa
, and
J. P.
Attfield
,
Nat. Commun.
2
,
347
(
2011
).
6.
J.
Chen
,
L. L.
Fan
,
Y.
Ren
,
Z.
Pan
,
J. X.
Deng
,
R. B.
Yu
, and
X. R.
Xing
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
115901
(
2013
).
7.
R. J.
Huang
,
Y. Y.
Liu
,
W.
Fan
,
J.
Tan
,
F. R.
Xiao
,
L. H.
Qian
, and
L. F.
Li
,
J. Am. Chem. Soc.
135
,
11469
(
2013
).
8.
K.
Takenaka
and
H.
Takagi
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
261902
(
2005
).
9.
Y.
Sun
,
C.
Wang
,
Y. C.
Wen
,
K. G.
Zhu
, and
J. T.
Zhao
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
231913
(
2007
).
10.
R. J.
Huang
,
L. F.
Li
,
F. S.
Cai
,
X. D.
Xu
, and
L. H.
Qian
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
081902
(
2008
).
11.
K.
Takenaka
,
K.
Asano
,
M.
Misawa
, and
H.
Takagi
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
011927
(
2008
).
12.
K.
Takenaka
and
H.
Takagi
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
131904
(
2009
).
13.
X. Y.
Song
,
Z. H.
Sun
,
Q. Z.
Huang
,
M.
Rettenmayr
,
X. M.
Liu
,
M.
Seyring
,
G. N.
Li
,
G. H.
Rao
, and
F. X.
Yin
,
Adv. Mater.
23
,
4690
(
2011
).
14.
C.
Wang
,
L. H.
Chu
,
Q. R.
Yao
,
Y.
Sun
,
M. M.
Wu
,
L.
Ding
,
J.
Yan
,
Y. Y.
Na
,
W. H.
Tang
,
G. N.
Li
,
Q. Z.
Huang
, and
J.
Lynn
,
Phys. Rev. B
85
,
220103
(
2012
).
15.
P.
Tong
,
D.
Louca
,
G.
King
,
A.
Llobet
,
J. C.
Lin
, and
Y. P.
Sun
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
041908
(
2013
).
16.
Y.
Sun
,
C.
Wang
,
Y. C.
Wen
,
L. H.
Chu
,
H.
Pan
, and
M.
Niez
,
J. Am. Ceram. Soc.
93
,
2178
(
2010
).
17.
J. C.
Lin
,
B. S.
Wang
,
S.
Lin
,
P.
Tong
,
W. J.
Lu
,
L.
Zhang
,
W. H.
Song
, and
Y. P.
Sun
,
J. Appl. Phys.
111
,
043905
(
2012
).
18.
O.
Garcia-Moreno
,
A.
Fernandez
,
S.
Khainakov
, and
R.
Torrecillas
,
Scr. Mater.
63
,
170
(
2010
).
19.
L. A.
Neely
,
V.
Kochergin
,
E. M.
See
, and
H. D.
Robinson
,
J. Mater. Sci.
49
,
392
(
2014
).
20.
Y.
Sun
,
C.
Wang
,
Y. C.
Wen
,
L. H.
Chu
,
M.
Nie
, and
F. S.
Liu
,
J. Am. Ceram. Soc.
93
,
650
(
2010
).
21.
J.
Tan
,
R. J.
Huang
,
W.
Li
,
Y. M.
Han
, and
L. F.
Li
,
J. Alloys Compd.
593
,
103
(
2014
).
22.
L. Q.
Zhang
,
D. L.
Wang
,
J.
Tan
,
W.
Li
,
W.
Wang
,
R. J.
Huang
, and
L. F.
Li
,
Rare Met. Mater. Eng.
43
,
1304
(
2014
).
23.
K.
Takenaka
,
M.
Ichigo
,
T.
Hamada
,
A.
Ozawa
,
T.
Shibayama
,
T.
Inagaki
, and
K.
Asano
,
Sci. Technol. Adv. Mater.
15
,
015009
(
2014
).
24.
G. K.
White
and
J. G.
Collins
,
J. Low Temp. Phys.
7
,
43
(
1972
).
25.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4913663 for dynamic magnetic properties for Ag1−xNMn3+x with x = 0 and 0.5.
26.
P.
Lheritier
,
D.
Fruchart
,
R.
Madar
, and
R.
Fruchart
, in
Alloys and Compounds of d-Elements with Main Group Elements. Part 2 (Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology)
, edited by
H. P. J.
Wijn
,
K.-U.
Neumann
,
T.
Ohoyama
,
N.
Yamada
, and
K. R. A.
Ziebeck
(
Springer-Verlag
,
Berlin
,
1988
), Vol.
19c
, p.
186
253
.
27.
J.
Nogues
and
I. K.
Schuller
,
J. Magn. Magn. Mater.
192
,
203
(
1999
).
28.
C.
Krellner
,
T.
Forster
,
H.
Jeevan
,
C.
Geibel
, and
J.
Sichelschmidt
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
066401
(
2008
).
29.
W.
Tong
,
Y. J.
Tang
,
X. M.
Liu
, and
Y. H.
Zhang
,
Phys. Rev. B
68
,
134435
(
2003
).
30.
J.
Yang
,
W.
Tong
,
Z.
Liu
,
X. B.
Zhu
,
J. M.
Dai
,
W. H.
Song
,
Z. R.
Yang
, and
Y. P.
Sun
,
Phys. Rev. B
86
,
104410
(
2012
).
31.
Z.
Ouyang
,
H.
Nojiri
,
S.
Yoshii
,
G.
Rao
, and
Y.
Wang
,
Phys. Rev. B
80
,
054401
(
2009
).
32.
M.
Tovar
,
G.
Alejandro
,
A.
Butera
,
A.
Caneiro
,
M. T.
Causa
,
F.
Prado
, and
R. D.
Sanchez
,
Phys. Rev. B
60
,
10199
(
1999
).
33.
K.
Kodama
,
S.
Iikubo
,
K.
Takenaka
,
M.
Takigawa
,
H.
Takagi
, and
S.
Shamoto
,
Phys. Rev. B
81
,
224419
(
2010
).
34.
S.
Iikubo
,
K.
Kodama
,
K.
Takenaka
,
H.
Takagi
,
M.
Takigawa
, and
S.
Shamoto
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
205901
(
2008
).
35.
J.
Matsuno
,
K.
Takenaka
,
H.
Takagi
,
D.
Matsumura
,
Y.
Nishihata
, and
J.
Mizuki
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
181904
(
2009
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.