Fe0.9Zn0.1Cr2S4의 결정학적 및 자기적 성질에 관한 연구

Abstract

[ <TEX>$Fe_{0.9}Zn_{0.1}Cr_2S_4$</TEX> ]를 직접합성법으로 제조하여 X선 회절기(XRD), 진동 시료 자화율 측정기(VSM), <TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX> 분광기를 이용하여 시료의 결정학적 및 자기적 특성을 연구하였다. X선 회절도 분석 결과, 결정구조는 입방정형 스피넬 구조이며, 공간 그룹은 Fd3m으로 격자 상수는 <TEX>$a_0=9.9967\;{\AA}$</TEX>로 결정되었다. 100 Oe 인가자장하의 자화 곡선(ZFC: Zero field cooling)에서는 77 K 근방에서 첨점 형태의 특이 현상이 관측되었다. VSM과 <TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX> 스펙트럼 분석 결과 <TEX>$N\'{e}el$</TEX> 온도(<TEX>$T_N$</TEX>)는 153 K로 결정되었다. <TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX> 스펙트럼은 4.2 K에서 커다란 전기 사중극자 상호작용에 의한 비대칭적인 8-line 형태를 나타내었으며 이때의 전기 사중극자 분열치는 2.22mm/s이었다. 77 K에서 전기 사중극자 분열치는 0.20mm/s로 급격히 감소하였고 온도 상승과 함께 <TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX> 스펙트럼 또한 8-line에서 6-line 형태로 변하였다. 상온에서의 이성질체 이동 값은 0.48mm/s로 철의 이온 상태가 전 온도 영역에서 <TEX>$Fe^{2+}$</TEX>로 결정되어 진다. The crystallographic and magnetic properties of <TEX>$Fe_{0.9}Zn_{0.1}Cr_2S_4$</TEX> have been studied by X-ray diffractometer(XRD), vibrating sample magnetometer(VSM) and <TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX> spectroscopy measurement. The crystal structure was determined by the normal cubic spinel of space group Fd3m and the lattice constant was <TEX>$a_0=9.9967\;{\AA}$</TEX>. The specific phenomenon which looks like cusp pattern at 77 K was observed in magnetization corves(ZFC : Zero Field Cooling) under 100 Oe applied field. <TEX>$N\acute{e}el$</TEX> temperature(<TEX>$T_N$</TEX>) was determined to be 153 K by VSM and <TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX> spectra. The asymmetric 8-line profile has been observed at 4.2 K, which was attributed by the colossal electric quadupole interaction(<TEX>${\Delta}E_Q$</TEX>), <TEX>${\Delta}E_Q$</TEX> has 2.22 mm/s at 4.2 K. The <TEX>${\Delta}E_Q$</TEX> abruptly decreases around 77 K and then it disappears above 77 K with diminishing of 8-line pattern. The isomer shift <TEX>$\delta$</TEX> at room temperature is 0.48 mm/s relative to Fe metal, which means that the charge state of Fe ions is ferrous in character.