磁性鐵氧體Zn-,x-Fe-,3-x-O-,4-的光電子能譜研究.pdf_第1頁(yè)
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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

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