尖晶石铁氧体Ti_xNi_(1-x)Fe_2O_4中阳离子分布和Ti离子磁矩的实验研究

采用固相反应法制备了系列样品TixNi1-xFe2O4(x=0.0,0.1,0.2,0.3,0.4).室温下的X射线衍射谱表明样品全部为(A)[B]2O4型单相立方尖晶石结构,属于空间群Fdˉ3m.样品的晶格常数随Ti掺杂量的增加而增大.样品在10 K温度下的比饱和磁化强度σS随着Ti掺杂量x的增加逐渐减小.研究发现,当Ti掺杂量x 0.2时,磁化强度σ随温度T的变化曲线出现两个转变温度TL和TN.当温度低于TN时,磁化强度明显减小;当温度达到TL时,dσ/d T具有最大值.σ-T曲线的这些特征表明,由于Ti掺杂在样品中出现了附加的反铁磁结构.这说明样品中的Ti离子不是无磁性的+4价离子,而是以+2和+3价态存在,其离子磁矩的方向与Fe和Ni离子的磁矩方向相反.利用本课题组提出的量子力学方势垒模型拟合样品在10 K温度下的磁矩,得到了Ti,Fe和Ni三种阳离子在(A)位和[B]位的分布情况,并发现在所有掺杂样品中,80%的Ti离子以+2价态占据尖晶石结构的[B]位.