방사광을 이용한 FeV2O4스피넬 산화물의 덩치상태와 분말상태의 전자구조 차이 연구

Abstract

연 x선 광흡수 분광법(soft x-ray absorption spectroscopy: XAS)과 연 x선 자기 원편광 이색성(soft x-ray magnetic circular dichroism: XMCD)을 이용하여 스피넬 준강자성 산화물인 <TEX>$FeV_2O_4$</TEX>의 전자 구조를 연구하였다. Fe 2p XAS와 V 2p XAS 측정으로 부터 <TEX>$FeV_2O_4$</TEX>에서 Fe 이온과 V이온의 고유한 원자가는 각각 약 <TEX>$Fe^{2.3+}$</TEX>의 혼합원자가 상태와 약 <TEX>$V^{3+}$</TEX>의 상태임을 알 수 있었다. 실험적으로 측정된 Fe 2p XMCD의 신호는 거의 <TEX>$Fe^{2+}$</TEX> 상태에서 기인하였으며, <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> 상태는 Fe 2p XMCD의 신호에 거의 기여하지 않는다는 사실이 발견되었다. 그러므로 <TEX>$FeV_2O_4$</TEX>의 자성 특성을 결정함에 있어서 자기적으로 정렬된 <TEX>$Fe^{2+}$</TEX> 상태 이온들이 중요한 역할을 한다고 생각된다. The electronic structure of ferrimagnetic spinel oxide of <TEX>$FeV_2O_4$</TEX> has been investigated by employing soft x-ray absorption spectroscopy (XAS) and soft x-ray magnetic circular dichroism (XMCD). The Fe 2p and V 2p XAS spectra show that the valence states of Fe and V ions are <TEX>${\sim}Fe^{2.3+}$</TEX> mixed-valent states and <TEX>${\sim}V^{3+}$</TEX> states, respectively. In Fe 2p XMCD spectra, finite XMCD signals are observed for divalent <TEX>$Fe^{2+}$</TEX> states only, but not for <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> states. This finding indicates that the magnetic moments of <TEX>$Fe^{2+}$</TEX> ions are ordered ferromagnetically but that those of <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> ions are cancelled, implying that <TEX>$Fe^{2+}$</TEX> ions play an important role in determining magnetic properties of <TEX>$FeV_2O_4$</TEX>.