졸-겔 방법을 이용하여 제작된 (Mn, Cr)xCo1-xFe2O4 박막의 구조적, 자기적 특성 (Structural and Magnetic Properties of (Mn, Cr)xCo1-xFe2O4 Thin Films Prepared by Sol-gel Method)

서지정보

· 발행기관 : 한국자기학회
· 수록지 정보 : 한국자기학회지 / 16권 / 1호 / 23 ~ 27페이지
· 저자명 : 김광주, 김희경, 박영란, 박재윤

초록

역스피넬 산화물 CoFe2O4에서 Co를 Mn 또는 Cr로 치환하여 얻어지는 MnxCo1-xFe2O4 및 CrxCo1-xFe2O4 박막시료 들을 졸-겔 방법을 이용하여 제작하고 그 구조적, 자기적 특성들을 비교분석 하였다. X-ray diffraction 측정 결과, Mn 치환의 경우는 치환량의 증가에 따라 격자상수가 증가하였지만 Cr 치환의 경우는 격자상수가 거의 변화하지 않음이 관측되었다. 이와 같은 결과는 Mn 치환의 경우 팔면체 자리의 Co 이온과 같은 원자가 +2를 가지게 되는 것으로 설명 가능하며 Cr 치환의 경우는 +3을 가지게 되어 같은 양의 Fe3+ 이온들의 Fe2+로의 환원이 발생하는 것으로 설명되어질 수 있다. CrxCo1-xFe2O4 박막들에 대한 Mossbauer 스펙트럼 측정 결과 사면체 자리에 Fe2+ 이온의 존재가 관측되었으며 이는 Cr3+ 이온의 팔면체 자리 치환에 의하여 야기되는 사면체 자리의 Fe3+→Fe2+ 환원에 의한 것으로 해석된다. 반면에 MnxCo1-xFe2O4 박막들에 대한 M?ssbauer 스펙트럼 측정 결과, Fe2+ 이온의 존재는 관측되지 않았으며 Mn 치환량이 큰 경우 (>0.47) 팔면체 자리의 Fe3+ 이온들의 사면체 자리로의 이동이 관측되었다. 박막들에 대한 진동시료자화(vibrating sample magnetometry) 측정 결과, Mn, Cr 치환의 경우 모두 CoFe2O4와 비교하여 포화자화량이 증가함이 나타났으며 치환에 관여한 이온들 간의 스핀 자기 능률 크기의 비교를 통하여 그 정성적인 설명이 가능하다.

영어초록

By substituting Mn or Cr for Co in inverse spinel CoFe2O4, MnxCo1-xFe2O4 and CrxCo1-xFe2O4 thin films were prepared by sol-gel method and their structural and magnetic properties were investigated. X-ray diffraction indicates that the cubic lattice constant increase for the Mn substitution while it hardly changes for the Cr substitution. Substitution of Mn2+ for octahedral Co2+ sites can explain the increase of lattice constant in MnxCo1-xFe2O4. On the other hand, Substitution of Cr3+ for octahedral Co2+ and subsequent reduction of Fe3+ ion into Fe2+ are expected to happen. Mossbauer spectroscopy measurements on CrxCo1-xFe2O4 indicate the existence of tetrahedral Fe2+ ions that are created through reduction of tetrahedral Fe3+ ions in order to compensate charge imbalance happened by Cr3+ substitution for octahedral Co2+ sites. On the other hand, no Fe2+ ions were detected by Mossbauer spectroscopy for MnxCo1-xFe2O4. A migration of Fe3+ ions from octahedral to tetrahedral sites in MnxCo1-xFe2O4 was detected by Mossbauer spectroscopy for x>0.47. Vibrating sample magnetometry measurements on the samples at room temperature revealed that the saturation magnetization increases by Mn and Cr substitution for certain range of x, qualitatively explainable in terms of the comparison of spin magnetic moment among the related transition-metal ions.

참고자료

· 없음