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单一晶相氧化锰纳米颗粒的交换偏置效应

罗毅 赵国平 杨海涛 宋宁宁 任肖 丁浩峰 成昭华

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单一晶相氧化锰纳米颗粒的交换偏置效应

罗毅, 赵国平, 杨海涛, 宋宁宁, 任肖, 丁浩峰, 成昭华

Exchange bias effect in single crystalline phase MnO nanoparticles

Luo Yi, Zhao Guo-Ping, Yang Hai-Tao, Song Ning-Ning, Ren Xiao, Ding Hao-Feng, Cheng Zhao-Hua
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  • 本文利用高温油相法制备出尺寸、形状均一的 MnO纳米颗粒, X射线衍射图 (XRD) 和透射电子显微镜 (TEM) 照片清晰表明MnO纳米颗粒为单一的面心立方岩盐晶体结构, 尺寸为15nm, 粒径分布很窄. 通过零场冷却 (ZFC) 和带场冷却 (FC)的磁滞回线发现MnO纳米颗粒具有明显的交换偏置效应, 而且磁滞回线同时表现出横向和纵向偏移. 横向偏移说明纳米颗粒中两相复合的存在, 纵向偏移说明了存在自旋玻璃相或者超顺磁相. 进而通过不同频率下随温度变化的交流磁化率的测定, 根据Mydosh的经验数值确认 MnO纳米颗粒表面层为自旋玻璃相, 并得到 MnO纳米颗粒表面自旋玻璃相的转变温度为TSG=32K.
    The MnO nanoparticles with uniform size (~15 nm) and shape have been synthesized in an inert atmosphers by high-temperature oil phase method. XRD patterns and HRTEM reveals that the as-synthesized MnO nanoparticles are of pure crystalline phase. TEM image shows that the MnO nanoparticles are in spherical shape with a narrow size distribution. Both oil phase and the nanoparticles protected with inert gas in the synthesis process can avoid the oxidization of Mn2+. The obvious exchange bias effect can be observed from the M-H loop of MnO nanoparticles under zero field cooling (ZFC) and FC measurements. Furthermore, the temperature-dependent AC susceptibility of the MnO nanoparticles reveals that the exchange bias effect originates from the antiferromagnetic MnO core and the spin-glass surface, rather than the superparamagnetic phase.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51071173, 11274370, 50931006, 11074179);科技部项目(批准号: 2012CB933102, 2011CB921801, 2010CB934202)和四川高校科研创新团队建设计划(批准号: 12TD008)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51071173, 11274370, 50931006, 11074179), the National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2010CB934202, 2011CB921801, and 2012CB933102), the Innovational Team Program of Sichuan Province (Grant No. 12TD008).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-11
  • 修回日期:  2013-05-23
  • 刊出日期:  2013-09-05

单一晶相氧化锰纳米颗粒的交换偏置效应

  • 1. 四川师范大学物理与电子工程学院和固体物理研究所, 成都 610068;
  • 2. 中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室, 北京 100190
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51071173, 11274370, 50931006, 11074179);科技部项目(批准号: 2012CB933102, 2011CB921801, 2010CB934202)和四川高校科研创新团队建设计划(批准号: 12TD008)资助的课题.

摘要: 本文利用高温油相法制备出尺寸、形状均一的 MnO纳米颗粒, X射线衍射图 (XRD) 和透射电子显微镜 (TEM) 照片清晰表明MnO纳米颗粒为单一的面心立方岩盐晶体结构, 尺寸为15nm, 粒径分布很窄. 通过零场冷却 (ZFC) 和带场冷却 (FC)的磁滞回线发现MnO纳米颗粒具有明显的交换偏置效应, 而且磁滞回线同时表现出横向和纵向偏移. 横向偏移说明纳米颗粒中两相复合的存在, 纵向偏移说明了存在自旋玻璃相或者超顺磁相. 进而通过不同频率下随温度变化的交流磁化率的测定, 根据Mydosh的经验数值确认 MnO纳米颗粒表面层为自旋玻璃相, 并得到 MnO纳米颗粒表面自旋玻璃相的转变温度为TSG=32K.

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