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

1、中圖分類號(hào)：0 4 6 9U D C ： 5 3 0密級(jí)：學(xué)校代碼：訶尊￡解為尤孥碩士學(xué)位論文( 學(xué)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(jié)構(gòu)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(dǎo)教師： 唐貴德教授學(xué)科專業(yè)：凝聚態(tài)物理研究方向： 材料磁性與微結(jié)構(gòu)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(guān)注，在磁存儲(chǔ)設(shè)備、變壓器、磁制冷等方面有廣泛的應(yīng)用。在尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體中，每個(gè)晶胞含8 個(gè)分子。其中3 2 個(gè)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(gè)四面體位間隙和1 6 個(gè)八面體位間隙分別稱為( A ) 位和[ B 】位。對(duì)于化學(xué)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(rèn)為M 為二價(jià)離子，F(xiàn) e 為三價(jià)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(jié)構(gòu)：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(jié)構(gòu)；( 2 ) 反尖晶石結(jié)構(gòu)：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(jié)構(gòu)；( 3 ) 混合尖晶石結(jié)構(gòu)：上述兩種限制共同作用的結(jié)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(jié)構(gòu)。由于尖晶石鐵氧體中陽離子的分布情況會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)、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(xué)者已經(jīng)大量探索了C r 摻雜對(duì)尖晶石鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)和物理性能方面的影響，但關(guān)于C r 離子在晶格中的分布情況存在很大爭議。對(duì)于腳e 2 0 4 ( M = C r 、M n 、F e 、C o 、N i 、C u ) 材料，當(dāng)M = F e 、C o 、N i 和C u 時(shí)，其平均每個(gè)分子的磁矩實(shí)驗(yàn)值分別為4 ．2 、3 ．3 、2 ．3 、1 ．3 ¨B ，略大于二價(jià)的F e 、C o 、N i 和C u

6、離子的磁矩4 、3 、2 、1 ¨B 。但當(dāng)M = M n 時(shí)，分子磁矩約為4 ．6 №，略小于M n 2 + 的磁矩5 “B ；當(dāng)M = C r 時(shí)，分子磁矩約為2 №，只有C r 2 + 磁矩4 ¨B 的二分之一。對(duì)于C r 摻雜尖晶石鐵氧體的磁結(jié)構(gòu)，除我們課題組的報(bào)道之外，至今沒有發(fā)現(xiàn)滿意的解釋。根據(jù)洪特定則對(duì)電子自旋方向的限制，我們課題組提出了一個(gè)0 2 p 巡游電子模型。根據(jù)這個(gè)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(yùn)動(dòng)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(gè)陽離子的3 d 電子數(shù)目( n d ) N 時(shí)滿足r i d _ > 5( 或r ／d _5 ，另一個(gè)陽離子的n d < 4 ，則它們的磁矩反平行排列。考慮到這種限制，應(yīng)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(xué)勢壘模型