对尖晶石Mn1-xIrxCo2O4氧化物结构与磁性的研究

论文摘要

尖晶石氧化物在自旋、轨道和晶格自由度之间的耦合和晶体结构畸变等方面引起了人们的关注。在具有简并能级分裂的受挫磁体中,外部刺激可能会引起物理性质的剧烈变化。近年来,MnCo2O4由于具有铁磁性、自旋玻璃、超顺磁性、金属-绝缘体转变和大磁阻等有趣的磁性能引起了人们的特别关注。Ir4+离子的掺杂显著改变了尖晶石氧化物的磁学性能。本文将研究掺杂Ir4+离子的Mn1-xIrxCo2O4样品的结构,磁性特征。采用固相法合成尖晶石Mn1-xIrxCo2O4其空间群结构为Fd-3m。Ir4+离子拥有很强的自旋轨道耦合,当它掺入Mn1-xIrxCo2O4氧化物后对其磁性产生了很大的影响。Ir4+离子与Mn3+离子和Co3+离子共享B点位。在样品x=0和样品x=0.05中观察到了亚磁跃迁。在样品0.1≤x≤0.3的热磁曲线,133K-147K范围内观察到一个反铁磁相。在样品0≤x≤0.3的热磁曲线,166K-158K范围内观察到一个铁磁相。铁磁相与反铁磁相的交换耦合引起了矫顽力的增强和交换偏置效应。当Ir4+离子含量为0时矫顽力几乎为零,Ir4+离子含量增加到x=0.05时,矫顽力增加到0.52T。这表明Ir4+离子对样品磁性影响很大。由于铁磁相与反铁磁相的交换耦合,样品x=0.2具有最高的矫顽力0.84T。样品x=0.05在FC模式下0.5T观察到交换偏置效应。样品x=0.1在ZFC模式和FC模式均观察到交换偏置效应。样品x=0.3在ZFC模式下观察到交换偏置效应。样品x=0.2未观察到交换偏置效应。尖晶石结构的八面体晶隙的B点位,d能级分裂成两个能级t2g和eg,对于过渡金属来说这两个能级差约为0.5eV。Ir4+离子的t2g-eg能级差很高,大约4eV。Ir4+离子在t2g的电子主要与Mn离子和Co离子在其t2g-eg能级上进行相互交换作用。反铁磁性（AFM）与铁磁性（FM）相互作用的比例为5:1。因此,Ir-O-Mn/Co表现为反铁磁性（AFM）。增强的矫顽力和交换偏置效应是由于样品内部铁磁相（FM）与反铁磁相（AFM）交界处未被补偿的自旋或受挫自旋交换耦合引起的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 尖晶石型氧化物
•     1.1.1 尖晶石型氧化物的结构
•     1.1.2 金属离子占位的优先性
•     1.1.3 尖晶石氧化物的磁性
•   1.2 物质的磁性
•     1.2.1 物质磁性的产生与描述
•     1.2.2 物质磁性的分类
•     1.2.3 交换作用
•     1.2.4 交换偏置效应
•   1.3 基本思路和研究内容
• 第二章 实验方法和测试手段
•   2.1 实验方法
•     2.1.1 固相反应法
•   2.2 表征方法及原理
•     2.2.1 X射线衍射
•     2.2.2 傅里叶红外光谱（FT-IR）
•     2.2.3 紫外可见光谱（UV-Vis）
•     2.2.4 振动样品磁强计（VSM）
•     2.2.5 超导量子干涉仪（SQUID）
• 1-xIr_xCo₂O₄的制备与表征'>第三章 尖晶石Mn_1-xIr_xCo₂O₄的制备与表征
•   3.1 引言
•   3.2 实验
•     3.2.1 样品制备
•     3.2.2 实验所用药品及仪器
•   3.3 样品表征与分析
•     3.3.1 XRD结果讨论
•     3.3.2 FT-IR光谱分析
•     3.3.3 UV-Vis光谱图分析
•     3.3.4 磁性分析
• 1-XIR_xCO₂O₄磁性机理的探究'>  3.4 对Mn_1-XIR_xCO₂O₄磁性机理的探究
• 第四章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨君宇

导师: 常虹

关键词: 尖晶石,离子,交换偏置,磁性

来源: 内蒙古大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 内蒙古大学

分类号: O482.5

总页数: 49

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