연 X선 방사광 분광법을 이용한 TCr2O4(T = Fe, Co, Ni)스피넬 산화물의 전자구조 연구 (Investigation of Electronic Structures of TCr2O4 (T = Fe, Co, Ni) Spinel Oxides by Employing Soft X ray Synchrotron Radiation Spectroscopy)

서지정보

· 발행기관 : 한국자기학회
· 수록지 정보 : 한국자기학회지 / 23권 / 5호 / 149 ~ 153페이지
· 저자명 : 김현우, 강정수, 황지훈, 김대현, 이은숙

초록

이 연구에서는 방사광 연 X선 광흡수 분광법(soft x-ray absorption spectroscopy: XAS)을 이용하여 TCr2O4(T = Fe, Co, Ni)스피넬 산화물들의 전자 구조를 연구하였다. 전이금속 이온들의 2p 준위의 흡수에 의한 XAS 측정으로부터 T(T = Fe, Co, Ni) 이온들의 원자가는 공통적으로 2가(T2+)이며, Cr 이온의 원자가는 3가 (Cr3+) 임을 발견하였다. 그리고 T 이온들은 정사면체 대칭성을 가진 A 사이트에 주로 위치하고, Cr 이온은 정팔면체 대칭성을 가진 B 사이트에 주로 위치함을 알 수 있었는데, 이러한 발견을 통하여 TCr2O4는 정상 스피넬에 가까운 구조를 가지고 있다고 결론지을 수 있다. 또한 FeCr2O4와 NiCr2O4에서는 얀-텔러변형이 중요한 역할을 하지만, CoCr2O4는 얀-텔러 변형이 없는 입방체 구조를 유지하는 원인을 알 수 있었다. 그러므로 TCr2O4에서 Cr3+ 상태의 이온들과 T2+ 상태의 이온들 간의 반강자성 결합이 이 산화물들의 자성 특성을 결정하는데 중요한 역할을 한다고 생각된다.

영어초록

The electronic structures of TCr2O4 (T = Fe, Co, Ni) spinel oxides have been investigated by employing synchrotron radiation-based soft X ray absorption spectroscopy (XAS). The measured 2p XAS spectra of transition-metal ions reveal that Cr ions are trivalent (Cr3+), and all the T (T = Fe, Co, Ni) ions are divalent (Fe2+, Co2+, Ni2+). It is also found that most of T (T = Fe, Co, Ni) ions occupy the A sites under the tetrahedral symmetry, while Cr ions occupy mainly the B sites under the octahedral symmetry. These findings show that the structures of TCr2O4 (T = Fe, Co, Ni) are very close to the normal spinel structures. Based on these findings, it is expected that Jahn-Teller (JT) effects are important in FeCr2O4 and NiCr2O4. In contrast, CoCr2O4 maintains the cubic structure without having the JT distortion since both Cr3+ and Co2+ ions are non-JT ions. This work suggests that the antiferromagnetic interaction between Cr3+ and T2+ ions plays an important role in determining the magnetic properties of TCr2O4 (T = Fe, Co, Ni).

참고자료

· 없음