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尖晶石铁氧体TixNi1-xFe2O4中阳离子分布和Ti离子磁矩的实验研究

徐静 齐伟华 纪登辉 李壮志 唐贵德 张晓云 尚志丰 朗莉莉

尖晶石铁氧体TixNi1-xFe2O4中阳离子分布和Ti离子磁矩的实验研究

徐静, 齐伟华, 纪登辉, 李壮志, 唐贵德, 张晓云, 尚志丰, 朗莉莉
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  • 采用固相反应法制备了系列样品TixNi1-xFe2O4 (x=0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4). 室温下的X射线衍射谱表明样品全部为(A)[B]2O4型单相立方尖晶石结构, 属于空间群Fd3m. 样品的晶格常数随Ti掺杂量的增加而增大. 样品在10 K温度下的比饱和磁化强度σS随着Ti掺杂量x的增加逐渐减小. 研究发现, 当Ti掺杂量x≥ 0.2时, 磁化强度σ随温度T的变化曲线出现两个转变温度TL和TN. 当温度低于TN时, 磁化强度明显减小; 当温度达到TN时, dσ/dT具有最大值. σ-T曲线的这些特征表明, 由于Ti掺杂在样品中出现了附加的反铁磁结构. 这说明样品中的Ti离子不是无磁性的+4价离子, 而是以+2和+3价态存在, 其离子磁矩的方向与Fe和Ni离子的磁矩方向相反. 利用本课题组提出的量子力学方势垒模型拟合样品在10 K温度下的磁矩, 得到了Ti, Fe和Ni三种阳离子在(A)位和[B]位的分布情况, 并发现在所有掺杂样品中, 80%的Ti离子以+2价态占据尖晶石结构的[B]位.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11174069)和河北省教育厅青年基金(批准号:QN20131008)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-22
  • 修回日期:  2014-06-25
  • 刊出日期:  2015-01-05

尖晶石铁氧体TixNi1-xFe2O4中阳离子分布和Ti离子磁矩的实验研究

  • 1. 河北省新型薄膜材料实验室, 河北师范大学物理科学与信息工程学院, 石家庄 050024;
  • 2. 河北工程大学理学院, 邯郸 056038;
  • 3. 六盘水师范学院物理与电子科学系, 六盘水 553004
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11174069)和河北省教育厅青年基金(批准号:QN20131008)资助的课题.

摘要: 采用固相反应法制备了系列样品TixNi1-xFe2O4 (x=0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4). 室温下的X射线衍射谱表明样品全部为(A)[B]2O4型单相立方尖晶石结构, 属于空间群Fd3m. 样品的晶格常数随Ti掺杂量的增加而增大. 样品在10 K温度下的比饱和磁化强度σS随着Ti掺杂量x的增加逐渐减小. 研究发现, 当Ti掺杂量x≥ 0.2时, 磁化强度σ随温度T的变化曲线出现两个转变温度TL和TN. 当温度低于TN时, 磁化强度明显减小; 当温度达到TN时, dσ/dT具有最大值. σ-T曲线的这些特征表明, 由于Ti掺杂在样品中出现了附加的反铁磁结构. 这说明样品中的Ti离子不是无磁性的+4价离子, 而是以+2和+3价态存在, 其离子磁矩的方向与Fe和Ni离子的磁矩方向相反. 利用本课题组提出的量子力学方势垒模型拟合样品在10 K温度下的磁矩, 得到了Ti, Fe和Ni三种阳离子在(A)位和[B]位的分布情况, 并发现在所有掺杂样品中, 80%的Ti离子以+2价态占据尖晶石结构的[B]位.

English Abstract

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