Zn-,x-Fe-,3-x-O-,4-納米顆粒的磁性和局域結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、近年來，納米材料及其性質(zhì)引起了人們極大的關(guān)注。與其相關(guān)的納米材料的制備和結(jié)構(gòu)表征是納米科學(xué)技術(shù)的兩個(gè)重要方面。優(yōu)化納米材料的性質(zhì)和研究納米材料相應(yīng)性質(zhì)產(chǎn)生的機(jī)理具有重要的科學(xué)意義。由于納米磁性材料具有獨(dú)特的磁性和電子結(jié)構(gòu)，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。作為鐵氧體重要代表的鋅鐵氧體一直是人們研究的熱點(diǎn)。 我們利用化學(xué)共沉淀方法制備了一系列的鋅鐵氧體樣品。經(jīng)X射線衍射(XRD)表征，樣品屬于立方晶系，為尖晶石結(jié)構(gòu)。由振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)

2、所得的磁滯回線顯示，隨著摻入Fe<,3>O<,4>。中鋅含量的增加，樣品飽和磁矩不是單調(diào)變化，而是先增大后減小，在鋅摻入量為1/3時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)最大值。為解釋這一奇特的磁學(xué)現(xiàn)象，我們從陽離子的占位這一角度進(jìn)行入手開展研究。將擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)作為主要的研究手段。EXAFS的一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)是：由于不同種類原子吸收邊的能量位置不同，因而可以方便地分別研究材料中每一類原子周圍的近鄰情況。并且通過對(duì)EXAFS數(shù)據(jù)的擬合，能夠定量地

3、得到吸收原子周圍的配位數(shù)、鍵長、無序度等結(jié)構(gòu)參數(shù)。這無疑對(duì)我們研究鋅鐵氧體的不同離子占位極為有利。主要成果如下： (1)EXAFS結(jié)果顯示：鋅離子同時(shí)占據(jù)樣品的四面體空隙(A位)和八面體空隙(B位)，并且在B位的含量明顯小于在A位上的含量，并且通過擬合定量計(jì)算出了各種陽離子在各個(gè)位置上的含量。這一結(jié)果與鋅離子優(yōu)先占據(jù)A位和在熱力學(xué)還未平衡時(shí)鋅離子有可能占據(jù)B位的觀點(diǎn)一致。對(duì)于這一研究，我們已有文章接受<'[*]>另一篇文章已經(jīng)投

4、稿。 (2)利用EXAFS數(shù)據(jù)擬合的結(jié)果，分別選取Neel提出的雙晶格模型和YafetoKittel提出的三晶格模型對(duì)樣品的磁矩進(jìn)行計(jì)算，嘗試得出樣品磁性變化的合理解釋。比較兩種模型下的計(jì)算結(jié)果，我們認(rèn)為Yafet-Kittel三晶格模型更適合于解釋鋅鐵氧體樣品的比飽和磁化強(qiáng)度(M<,s>)變化。最后根據(jù)Yafet-Kittel三晶格模型從離子占位和超交換作用的角度對(duì)Zn<,x>Fe<,3-x>O<,4>納米顆粒飽和磁矩的變化進(jìn)