稀土掺杂铜钴铁氧体磁性能和穆斯堡尔谱研究

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本文是在Cu0.5Co0.5Fe2O4的基础上,掺入稀土离子(La3+、Sm3+和Gd3+)取代其中部分的铁,通过稀土离子的调控作用来改善铜钴铁氧体的磁性能是我们的研究目的。下面分别论述各个系列的研究情况:  1.铜钴掺钆铁氧体(Cu0.5Co0.5Fe2-xGdxO4)  钆的磁矩比铁大会使得铁氧体的饱和磁化强度增大。通过XRD的分析,钆的进入没有改变尖晶石的结构,但使得晶粒的尺寸迅速减小。通过穆斯堡尔谱的分析,得知钆的进入使磁性离子在A、B晶位上重新分布导致内磁场先增大后减小。钆的掺入确实是使得样品的饱和磁化强度增大,在剩磁和矫顽力方面都没有造成明显的变化。  2.铜钴掺钐铁氧体(Cu0.5Co0.5Fe2-xSmxO4)  当钐进入八面体位取代铁时,由于钐的离子半径比铁离子的大必然会使得晶格膨胀引起晶体的微观结构变化。同时,由于钐的磁矩比铁的小,它的进入会造成两个结果:  ①使得B位的铁离子数目减小;  ②晶格内会多出一种超交换相互作用(Fe3+-O2--Sm3+),但它比晶格内起主导作用的超交换相互作用(Fe3+-O2--Fe3+)要小。  由于这两个因素的影响,理论上应该会造成晶体内的超交换相互作用减弱。因而会使得内磁场减弱造成饱和磁化强度的减小但矫顽力却增大。通过XRD的分析,钐的进入没有改变主体结构(尖晶石型),同时钐的进入也没有造成晶格常数的增大反而是减小。但晶粒尺寸却明显的在减小。SEM的结果也证实了颗粒尺寸确实是随着掺入量的增加在减小。穆斯堡尔谱的分析结果证实了超交换相互作用确实是在减小。随后的SQUID分析证实饱和磁化强度确实在减小,同时矫顽力从878.15Oe增大到1128.96Oe,达到了我们的研究目的。  3.铜钴掺镧铁氧体(Cu0.5Co0.5Fe2-xLaxO4)  镧作为稀土族的第一位,它的离子半径在镧系里最大且磁矩为零。当它取代铁进入晶体内时,首先引起晶格发生明显的畸变同时造成晶格内金属离子在A、B位的重新分布,引起内磁场的变化同时影响物质的磁性能。通过XRD的分析,镧的进入并不是一直使晶格常数增大而是先增大后减小。这是因为镧过量的原因造成的。同时,样品的饱和磁化强度和剩磁都是先增大后减小,矫顽力没有明显的改变。  通过这三个系列的研究,基本上了解了掺入稀土元素对铜钴铁氧体的微观结构和磁性能两个方面的影响,为以后铜钴铁氧体这种软磁材料在电子元件方面的开发利用提供了重要的参考价值。
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