鐵氧體NiCrxFe2-xO4和Ni1-xCoxFe2O4的離子分布與磁性研究.pdf

1、鐵氧體是鐵與其他一種或多種金屬元素組成的亞鐵磁性氧化物。尖晶石鐵氧體就是一種得到廣泛應(yīng)用的鐵氧體材料。
　　 尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體是與礦物質(zhì)尖晶石MgAl2(0)4結(jié)構(gòu)相同的一類物質(zhì)。其中陰離子呈立方緊密堆積排列，單位晶胞中有64個四面體間隙和32個八面體間隙。每個晶胞中含有56個離子，其中32個是氧離子，24個陽離子。8個陽離子占據(jù)四面體間隙(A)位，16個陽離子占據(jù)八面體間隙[B]位。在尖晶石結(jié)構(gòu)中可以摻雜不同的金屬離子從而改變

2、其磁性和電性。然而迄今為止，大部分關(guān)于尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體研究的文獻(xiàn)對其中陽離子分布的描述還處于定性討論的水平，并且存在許多爭議。
　　 在本文中，我用化學(xué)共沉淀法制備了系列樣品NiCrxFe2.xO4(0.0≤x≤1.0)和Ni1-xCoxFe2O4(0.0≤x≤1.0)，在室溫下測量了樣品的X射線衍射(XRD)譜，在10K測量了磁滯回線。以本課題組提出的估算鐵氧體離子分布的量子力學(xué)勢壘模型和電離度估算方法為基礎(chǔ)，我們研究了這兩個

3、系列樣品的離子分布與磁性的關(guān)系。
　　 (1)通過研究樣品的XRD譜得知:兩個系列樣品均為單相立方尖晶石結(jié)構(gòu);系列樣品NiCrxFe2.xO4(0.0≤x≤1.0)的晶格常數(shù)a隨著Cr摻雜量x的增加而減小，晶粒粒徑均大于100nm;Ni1-xCoxFe2O4(0.0≤x≤1.0)的晶格常數(shù)a隨著Co摻雜量x的增加而增大，晶粒粒徑均在45到62nm之間。
　　 (2)在10K測量樣品的磁滯回線，得到NiCrxFe2-xO4

4、(0.0≤x≤1.0)的比飽和磁化強(qiáng)度隨著Cr摻雜量x的增加而減小。Ni1-xCoxFe2O4(0.0≤x≤1.0)的比飽和磁化強(qiáng)度隨著Co摻雜量x增加而增大。
　　 (3)對于NiCrxFe2-xO4(x=0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0)系列樣品，由于樣品的晶粒粒徑均大于100nm，我們忽略表面效應(yīng)對飽和磁化強(qiáng)度的影響，直接用量子力學(xué)勢壘模型擬合10K時Cr摻雜量為0.0和1.0兩個樣品的實驗磁矩，得到了所有樣

5、品的陽離子分布。在擬合過程中，我們假設(shè)樣品中的Cr2+和Cr3+離子磁矩反平行于Ni和Fe離子的磁矩，所得到的Cr離子在(A)位和[B]位的含量，與Ghatage等通過中子衍射給出的結(jié)果十分接近，說明我們關(guān)于鉻離子磁矩方向的假設(shè)是合理的。
　　 (4)對于Ni1-xCoxFe2O4(x=0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0)系列樣品，由于晶粒粒徑均在45到62nm之間，晶粒的表面效應(yīng)導(dǎo)致樣品磁矩減小。但是晶粒內(nèi)部的離子