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数量:22 (1)DOI: 10.37532 / 0974 - 7419.2022.22 (1) .175

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FeCr2O4由铁尖晶石的合成和单晶生长浮区技术:其结构、组成、和磁性

*通信:

詹姆斯•马丁印度日报》总编辑,分析化学:汉普郡,英国,电子邮件:janalchem@theresearchpub.com

文摘

为了保证其单相和接近最优组合,我们报告小说FeCr尖晶石结构₂O₄根及其合成单晶通过光学悬浮区技术发展。合成的建议方法的优点是所需的生产减少环境的维护菲^{2 +}氧化态在烤箱的草酸铁(II) FeCr₂O₄开始使用的组件。穆斯堡尔光谱学被用来密切跟踪铁的存在吗^{3 +}离子生成的单晶和多晶样品。磁化率的温度依赖性和热容显示一系列的结构性(138 k)和磁(38 65 k和k)相变复合FeCr属性₂O₄。

关键字

由铁尖晶石;浮区;单晶;穆斯堡尔谱学

介绍

许多不同的磁、结构和介电特性被发现与尖晶石晶体材料的结构和一般的化学分子式MM2'X4在过去的几十年。这里,氧气或一个特定的硫族元素二价离子(S2, Se2,或Te2)是由X,而M和M的金属离子或它们的混合物。一个著名的例子,其中之一是铁铬FeCr2O4尖晶石,有传统的立方尖晶石结构在环境温度与晶格常数为8.378。它包含价铁离子在三价铬离子的四面体地协调网站和八面体的协调B站点。反尖晶石,还有一个阳离子分布:一半的三价阳离子填补一个位置,而另一半是随机分散在B站点网络与二价离子。由于他们的不寻常的磁场和电特性,反尖晶石(最近也获得了利益1]。FeCr2O4冷却低于140 k时,合作在A-ion姜泰勒效应子格导致晶体结构的对称性下降。5 e轨道紧身上衣紧密相关的不对称扭曲的电子基态价铁离子在高对称氧四面体协调。不是姜泰勒的轨道单线态A2g活跃,三价铬离子的基态八面体的环境。的当地晶格扭曲和堕落的状态之间的关系导致附近(FeO4)之间的一个有效的强耦合结构单位。轨道顺序会导致结构相变立方正方对称性低于一个阈值温度。正方失真达到一个值的c / a = 0.986 FeCr2O4和临界温度太= 135 k。此外,它是证明姜泰勒的替代活动价离子与“不活跃”高自旋Mn2 +离子(电子配置3 d5、基态A1g轨道单线态)导致逐步减少立方正方转变温度,这是与远程orbital-orbital交互的减弱有关。当FeCr2O4晶体结构冷却,斜方晶系的对称性降低,近,几乎同时在70 k(磁秩序被建立2]。

硫化物尖晶石FeCr2S4可能由奈尔为特征模型在TN和演示了一个过渡到共线的亚铁磁性状态= 180 k。相反,氧化的磁性特征尖晶石FeCr2O4更复杂。自旋排列FeCr2O4之间共线亚铁磁性TN = 80 k和TS = 35 k,根据粉中子衍射分析。重要的是要注意,Fe3 +离子生成的数量在合成方法转变温度有很大的影响(TN)。FeCr2O4产生一个锥螺旋旋转结构35 k(以下3,4]。的模型正方尖晶石被Menyuk先前创建和这样一个亚铁磁性螺旋结构在立方尖晶石MnCr2O4也被发现。正确分析预测通过中子衍射或螺旋旋转结构,例如,穆斯堡尔效应的调查,优质单晶样品FeCr2O4是必需的。最近的研究观察的磁性和结构性特征Fe1 + Cr2O4尖晶石系列。Fe3 +离子被发现的三价铬离子促进顺字段时部分取代了他们。降低了共线螺旋旋转结构温度TS但增加了共线共线的亚铁磁性转变温度TN。由于最近发现磁电现象及其连接multiferroicity, 3 d金属尖晶石的兴趣家庭最近增加了。等实际重大现象所引用或磁fieldcontrolled光学二极管产生磁场的相互依赖和介质特征。因此,尖晶石是强烈的主题调查和感兴趣的科学家从事基础和应用科学。许多特征的复合铁铬FeCr2O4仍未知,包括其固有的磁结构随温度的变化和应用磁场,感应电极化是如何形成的,和更多5]。

结论

用草酸铁(II)和氧化铬(III)作为起始原料,我们成功地合成的粉末高温固态反应和单晶FeCr2O4。使用粉末x射线衍射技术,晶体结构和相组成的证实。利用穆斯堡尔谱,生成的晶体Fe3 +离子检查内容。热容测量显示三个峰值在138 k, 65 k, 38.5 k,关联结构和磁相变。根据我们的理解,奈尔温度的测量值,TN = 65 k,是最低的记录在文学和表示的存在最少Fe3 +离子合成的样品。

引用

1. Tsurkan V, Deisenhofer J, Lunkenheimer P, et al。尖晶石的复杂性:磁性、电子和极地基态。phy众议员926:1 2021;86年。

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