磁性鐵氧體Zn-,x-Fe-,3-x-O-,4-的光電子能譜研究.pdf

1、鐵氧體磁性材料，由于它具有特殊的磁性和電子結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。近年來(lái)，為了提升鐵氧體材料的物理性質(zhì)，又掀起一股研究鐵氧體的熱潮。人們發(fā)現(xiàn)，鐵氧體的磁性與材料的化學(xué)有序狀態(tài)息息相關(guān)，尤其是材料中陽(yáng)離子的占位情況，鐵氧體中陽(yáng)離子的分布情況及其對(duì)磁性的影響，一直以來(lái)都是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。 鋅鐵鐵氧體(ZnFe<,2>0<,4>)因?yàn)榫哂衅嫣氐拇判远?jīng)常成為研究者的課題，ZnXFe<,3>-X0<,4>(X<1)又會(huì)有怎樣的

2、磁性引起了我們的興趣。x射線(xiàn)光電子能譜(XPS)和俄歇電子能譜(AES)是本文研究的主要手段。本文的研究對(duì)象是一系列用化學(xué)共沉淀法制備出來(lái)的鋅鐵鐵氧體(ZnXFe<,3>-X0<,4>，x=0，1/6，1/3，1/2，2/3)，經(jīng)x射線(xiàn)衍射(XRD)表征都為尖晶石結(jié)構(gòu)，由振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)所得的磁滯回線(xiàn)顯示隨著摻入Fe304中鋅含量的增加，樣品飽和磁矩不是單調(diào)變化，而是先變大再變小，在x=1/3時(shí)，出現(xiàn)了一個(gè)最大值。為了解釋這個(gè)現(xiàn)

3、象，我們從探究樣品中離子的化學(xué)環(huán)境著手。論文的具體工作如下： 首先，對(duì)樣品進(jìn)行芯能級(jí)譜的測(cè)量及數(shù)據(jù)分析。我們測(cè)量了樣品的Fe 2p，Zn 2p以及O ls的芯能級(jí)譜，O ls譜顯示樣品中的氧都是以O(shè)2存在著，F(xiàn)e 2p譜峰隨著鋅含量的變化有所移動(dòng)(化學(xué)位移)，因而我們對(duì)Fe 2p譜進(jìn)行了退卷積處理，通過(guò)各峰的面積計(jì)算出各鐵離子相應(yīng)的比例，從而得知它們的分布。Zn 2p譜的化學(xué)位移較小不容易分辨，需要分析它的俄歇譜。 其

4、次，對(duì)樣品進(jìn)行俄歇電子能譜的測(cè)量及數(shù)據(jù)分析。我們測(cè)量了樣品的Zn L<,3>M<,45>M<,45>譜，發(fā)現(xiàn)譜峰隨著鋅含量的增加向高動(dòng)能端移動(dòng)，計(jì)算了各樣品的俄歇參數(shù)，與文獻(xiàn)記載的經(jīng)驗(yàn)值比較，發(fā)現(xiàn)摻入鋅較少的樣品的俄歇參數(shù)與ZnFe<,2>0<,4>的俄歇參數(shù)接近，也就是鋅的占位與ZnFe<,2>0<,4>一樣主要占據(jù)A位；而摻入鋅較多的樣品的俄歇參數(shù)ZnFe<,2>0<,4>的俄歇參數(shù)相距甚遠(yuǎn)，說(shuō)明鋅的占位與ZnFe<,2>0<,4>

5、有所不同。 最后，將所得鐵離子和鋅離子的占位規(guī)律與奈爾的亞鐵磁性分子場(chǎng)理論結(jié)合起來(lái)解釋樣品的磁性變化。由于鋅的加入，為保持分子中正負(fù)電荷的平衡，B位上有部分Fe<'2+>轉(zhuǎn)變?yōu)镕e<'3+>，產(chǎn)生新的磁矩M<,2>'，非磁性的鋅離子取代樣品中磁性的鐵離子引起交換作用的變化，使得磁矩排列改變。我們將M<,2>’的兩種極端排列方式建立模型，計(jì)算兩模型下樣品的飽和磁化強(qiáng)度，與實(shí)驗(yàn)值比較，發(fā)現(xiàn)當(dāng)樣品中鋅含量較少時(shí)，為A-O-B交換作用