고 분해능 중성자 회절 실험에 의한 YMn2-xFexO5(x = 0.00, 0.01)의 다강체 특성 연구

Abstract

다강체 물질인 망간 산화물 <TEX>$YMn_{2-x}Fe_xO_5$</TEX> (x = 0.00, 0.01)를 졸-겔법을 이용하여 합성하였다. 결정학적 및 자기적 성질을 알아보기 위해 x-선 회절기, 고 분해능 중성자 분말 회절기, 진동 자화율 측정기를 이용하였으며, 전기적 성질은 Physical Property Measurement System(PPMS)를 사용하여 연구하였다. x-선 회절 분석 결과 <TEX>$YMn_2O_5$</TEX> 시료의 결정구조는 격자상수 <TEX>$a_0=7.275\;{\AA},\;b_0=8.487\;{\AA},\;c_0=5.674\;{\AA}$</TEX>을 갖는 단일상의 orthorhombic 구조로 분석 되었고, Fe가 치환됨에 따른 격자상수의 변화는 없었다. <TEX>$YMn_2O_5$</TEX>의 중성자 회절 실험 결과 다강체 특성이 발현되는 온도(<TEX>$T_2=18K$</TEX>)에서 격자상수의 변화 및 자기 구조에 의해 나타나는 회절 피크가 변화하는 모습을 확인하였다. 또한 우리는 뫼스바우어 분광법을 이용한 전기 사중극자 분열값의 확인을 위하여 <TEX>$YMn_{1.99}Fe_{0.01}O_5$</TEX>를 합성하였고 <TEX>$YMn_2O_5$</TEX>와 <TEX>$YMn_{1.99}Fe_{0.01}O_5$</TEX>의 물리적 특성의 변화는 없는 것으로 확인하였다[1]. <TEX>$T_2$</TEX>에서 전기 사중 극자 분열값의 변화가 확인된 <TEX>$YMn_{1.99}Fe_{0.01}O_5$</TEX> 시료의 유전상수 및 자화율 그래프를 통하여 다강체 특성이 서로 연관되어 상호작용을 함을 알 수 있었다. Compounds of multiferroic materials <TEX>$YMn_{2-x}Fe_xO_5$</TEX> (x = 0.00, 0.01) were prepared using the sol-gel method. The crystallographic, magnetic and electric properties are studied using x-ray diffraction (XRD), neutron diffraction, vibrating sample magnetometer (VSM) and physical property measurement system (PPMS). The crystalline structure of <TEX>$YMn_2O_5$</TEX> was found to be orthorhombic (Pbam) at room temperature. The lattice constants of <TEX>$YMn_2O_5$</TEX> were determined to be <TEX>$a_0=7.275\;{\AA},\;b_0=8.487\;{\AA},\;c_0=5.674\;{\AA}$</TEX>. The lattice constants not changed with Fe concentrations. Our data demonstrate the correlation of magnetic and electric properties in <TEX>$YMn_2O_5$</TEX> materials.