cr(co)摻雜ni0.7fe2.3o4尖晶石鐵氧體的磁結構和陽離子分布研究

1、中圖分類號：0 4 6 9U D C ： 5 3 0密級：學校代碼：訶尊￡解為尤孥碩士學位論文( 學歷碩士)公開1 0 0 9 4C r ( c o ) 摻雜N i 0 ．7 F e 2 ．3 0 4 尖晶石鐵氧體的磁結構和陽離子分布研究S t u d y o f m a g n e t i cs t r u c t u r ea n d c a t i o nd i s t r i b u t i o n si nC r ( C o

2、) d o p e d s p i n e lf e r r i t e sN i o ．7 F e 2 ．3 0 4作者姓名： 薛立超指導教師： 唐貴德教授學科專業(yè)：凝聚態(tài)物理研究方向： 材料磁性與微結構論文開題日期：2 0 1 4 年0 9 月0 3 日摘要近年來，尖晶石鐵氧體磁性材料備受關注，在磁存儲設備、變壓器、磁制冷等方面有廣泛的應用。在尖晶石結構鐵氧體中，每個晶胞含8 個分子。其中3 2 個氧離子以面心立方密堆積排列，金屬離

3、子位于氧離子間隙中。被金屬離子占據(jù)的8 個四面體位間隙和1 6 個八面體位間隙分別稱為( A ) 位和[ B 】位。對于化學通式為腳e 2 0 4 ( M = F e 、C o 、N i 、C u ) 的尖晶石鐵氧體，傳統(tǒng)理論認為M 為二價離子，F(xiàn) e 為三價離子，按照離子占據(jù)四面體間隙或八面體間隙的不同可分為三類：( 1 ) 正尖晶石結構：電荷密度平衡條件要求砰+離子占據(jù)所有四面體間隙，F(xiàn) e 3 + 離子占據(jù)所有八面體間隙，形成正尖

4、晶石結構；( 2 ) 反尖晶石結構：泡利排斥能要求離子半徑較小的F e 3 + 離子占據(jù)所有四面體間隙，離子半徑較大的膨+ 離子和余下的F e 3 + 離子占據(jù)八面體間隙，形成反尖晶石結構；( 3 ) 混合尖晶石結構：上述兩種限制共同作用的結果是在四面體間隙中既有砰+ 離子也有F e 3 + 離子，形成混合尖晶石結構。由于尖晶石鐵氧體中陽離子的分布情況會對其結構、電性和磁性產(chǎn)生很大的影響，因此探究尖晶石鐵氧體的陽離子分布就顯得十分必要。

5、迄今為止，國內(nèi)外學者已經(jīng)大量探索了C r 摻雜對尖晶石鐵氧體晶體結構和物理性能方面的影響，但關于C r 離子在晶格中的分布情況存在很大爭議。對于腳e 2 0 4 ( M = C r 、M n 、F e 、C o 、N i 、C u ) 材料，當M = F e 、C o 、N i 和C u 時，其平均每個分子的磁矩實驗值分別為4 ．2 、3 ．3 、2 ．3 、1 ．3 ¨B ，略大于二價的F e 、C o 、N i 和C u

6、離子的磁矩4 、3 、2 、1 ¨B 。但當M = M n 時，分子磁矩約為4 ．6 №，略小于M n 2 + 的磁矩5 “B ；當M = C r 時，分子磁矩約為2 №，只有C r 2 + 磁矩4 ¨B 的二分之一。對于C r 摻雜尖晶石鐵氧體的磁結構，除我們課題組的報道之外，至今沒有發(fā)現(xiàn)滿意的解釋。根據(jù)洪特定則對電子自旋方向的限制，我們課題組提出了一個0 2 p 巡游電子模型。根據(jù)這個模型，在同一子晶格中C r

7、離子的磁矩與F e 、C o 、N i 等離子的磁矩反平行排列。這是由于在同一子晶格中，巡游電子在運動過程中自旋方向保持不變，局域電子和巡游電子的自旋方向遵守H u n d 定則，因此，如果兩個陽離子的3 d 電子數(shù)目( n d ) N 時滿足r i d _ > 5( 或r ／d _5 ，另一個陽離子的n d < 4 ，則它們的磁矩反平行排列?？紤]到這種限制，應用我們課題組提出的估算尖晶石鐵氧體中陽離子分布的量子力學勢壘模型