利用弹性中子散射技术,在30 T脉冲磁场下,测定了尖晶石型CdCr $_2$ O $_4$在半磁化平台相的磁结构.磁结构具有立方$P4_3$ 32对称性,这与在HgCr $_2$ O $_4$中观察到的相同。这表明在Cr基尖晶石中存在普遍的场致自旋-晶格耦合机制。
英文摘要:
Using an elastic neutron scattering technique under a pulsed magnetic field up to 30 T, we determined the magnetic structure in the half-magnetization plateau phase in the spinel CdCr$_2$O$_4$. The magnetic structure has a cubic $P4_3$32 symmetry, which is the same as that observed in HgCr$_2$O$_4$. This suggests that there is a universal field induced spin-lattice coupling mechanism at work in the Cr-based spinels.
Magnetic and Structural Properties of A-Site Ordered Chromium Spinel Sulfides: Alternating Antiferromagnetic and Ferromagnetic Interactions in the Breathing Pyrochlore Lattice
High temperature thermal cycling effect on the irreversible responses of lattice structure, magnetic properties and electrical conductivity in Co$_{2.75}$Fe$_{0.25}$O$_{4+δ}$ spinel oxide
报道了Co $_{2.75}$ Fe $_{0.25}$ O $_4$铁氧体的高温同步辐射X射线衍射(SXRD)、直流磁化强度和电流-电压(I-V)特性。该材料是通过Fe和Co的硝酸盐溶液在pH = 11下的化学反应以及随后在200 ℃、500 ℃和900 ℃的温度下退火来制备的。通过将温度从300 K循环到高温(升温模式)并返回到300 K(冷却模式)来进行测量。SXRD图谱表明在高度富Co的尖晶石氧化物中存在精细的两相立方尖晶石结构。磁化曲线显示出本征亚铁磁特征和缺陷诱导额外的铁磁相在较高的温度。电导率在升温模式和降温模式之间表现出明显的热滞回线。随着测量温度的变化,样品展现出晶格结构、磁化强度和电导率不可逆现象的新信息。
First principles electronic structure of spinel LiCr2O4: A possible half-metal?
我们采用第一性原理电子结构计算来研究假设的(但似乎合理的)氧化物尖晶石,LiCr 2 O 4与d^{2.5}电子配置。在第一性原理框架下,通过结构弛豫得到了该化合物的晶胞(立方)和内部(氧位)结构参数。在单电子能带图中,我们发现LiCr_2 O_4是磁性的,是一种候选的半金属。电子结构是从密切相关的和众所周知的金红石半金属氧化铬有很大的不同。特别是,我们发现一个较小的导带宽度的尖晶石化合物,也许是由于不同的拓扑结构的尖晶石晶体结构,和降低的氧化态。在LiCr_2 O_4立方晶体结构的参数空间中映射了其磁性和半金属性。与超导LiTi 2 O 4(d^{0.5})、重费米子LiV 2 O 4(d^{1.5})和电荷有序LiMn 2 O 4(d^{3.5})的比较表明,在这些非常不同的材料中,几乎刚性的能带图像涉及E_F位置的简单移动。比较还与ZnV 2 O 4(d^{2}),相关绝缘体,经历了结构和反铁磁相变的电子结构。
Enhanced Magnetization and Conductivity in NiFe2O4
利用密度泛函方法研究了NiFe 2 O 4的不同磁序和阳离子分布的组态,并考虑了在位库仑相互作用U的影响。其最低能态为反尖晶石结构,四面体空间群P4322,Ni位于八面体位(B位),Fe均匀分布在四面体位(A位)和八面体位,A位和B位阳离子间存在反平行磁矩。然而,四重增强的磁化强度获得的结构具有相同的阳离子分布的最低能量状态,即仍然是一个反尖晶石结构,但与Ni和Fe阳离子之间的反平行的时刻。它的能量比基态高约0.4eV/式。两相都是绝缘的。另一种具有增强磁化强度的相是正常尖晶石结构,Ni和Fe分别位于A和B位,即对应于阳离子反转结构。它的电子结构显示出导电性和接近半金属的行为。这两个相可能是实验观察到的NiFe 2 O 4薄膜具有显著增强的磁化强度,但不同的电性能,即一个绝缘和另一个导电的自旋极化电流的可能的候选人。
Multiferroicity in the Presence of Exchange Bias: The Case of Spinel CoMn2O4
School of Physical Science, Jawaharlal Nehru University(贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学物理科学学院);Special Centre for Nanoscience, Jawaharlal Nehru University(贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学纳米科学特别中心)
在本文中,我们表明,尖晶石型铁氧体纳米晶体(NiFe 2 O 4,CoFe 2 O 4)可以纹理嵌入内的ZnO矩阵通过离子注入和后退火。这两种铁氧体表现出不同的磁性能,例如矫顽力和磁化强度。观察到反常的霍尔效应和正的磁电阻效应。我们的研究表明,亚铁磁体/半导体混合系统在磁电子学的潜在应用。这种混合系统可以通过选择不同的过渡金属离子(从Mn到Zn)来调节,以获得各种磁性和电子性质。
Real-Space Magnetic Imaging of the Multiferroic Spinels MnV2O4 and Mn3O4
控制材料中的多铁性行为将使各种技术应用的发展成为可能。然而,在大多数材料中,驱动多铁性行为的确切机制还没有很好地理解。两种这样的材料是尖晶石MnV 2 O 4和Mn 3 O 4,其中机械应变被认为在确定磁性行为中起作用。大量的研究MnV 2 O 4产生了相互矛盾的和不确定的结果,部分原因是存在的介观尺度的磁不均匀性,这使得解释散装测量。为了研究锰基尖晶石材料的亚微米尺度磁性,我们对受到不同程度机械应变的MnV 2 O 4样品进行了磁力显微镜(MFM)。我们还使用了晶粒映射技术进行空间注册MFM Mn 3 O 4。这些局部研究揭示了这两种材料的磁结构中100 nm尺度的“条纹”调制。在MnV 2 O 4中,这些条纹的磁化强度估计为Mz $\approx$ 105 A/m,这与先前报道的饱和磁化强度相当。在强磁场中冷却仅消除了低应变MnV 2 O 4样品中的条纹图案。纳米级磁结构的不均匀性,是非常容易受到磁场控制在这些材料的发现,需要修改的理论建议和重新解释的实验数据,这些锰基尖晶石的低温相和磁场可调性能。
Evolution of magnetic properties in the normal spinel solid solution Mg(1-x)Cu(x)Cr2O4
我们研究了普通尖晶石氧化物Mg(1-x)Cu(x)Cr2 O 4的磁性的演变,使用磁化强度和热容测量。固溶体系列的端元化合物由于其非常有趣的磁性行为而被详细研究。MgCr_2O_4是一个高阻挫体系,在反铁磁有序温度下发生一级结构转变。CuCr_2O_4在室温下是四面体结构,是Jahn-Teller活性四面体Cu^2+的结果,在135 K时发生磁转变。在组成系列Mg(1-x)Cu(x)Cr2 O 4的四面体A位上,磁性阳离子取代抗磁性Mg^2+会显著影响磁性行为。在0 < x < 0.3的组成范围内,化合物是反铁磁性的。在12.5K时观察到的MgCr_2 O_4的热容量中对应于磁驱动的一级结构转变的尖锐峰被抑制,即使对于小的x表明玻璃态无序。在x范围0.43 < x < 1的样品中,未补偿的磁性-具有开放的磁化回路-发展。在0.43 < x < 0.47的中间组成范围内出现多个磁有序温度和大的矫顽场。Neel温度随着整个系列中x的增加而增加,而Curie-Weiss Theta的值减小。给出了该固溶体系列的磁性温度-成分相图。
First-principles study of the inversion thermodynamics and electronic structure of Fe$M_2X_4$ (thio)spinels ($M=$ Cr, Mn, Co, Ni; $X=$ O, S)
Fe $M_2X_4$尖晶石(其中$M$是过渡金属,$X$是氧或硫)是自旋过滤器的候选材料,自旋过滤器是自旋电子学中的关键器件之一。在这里,我们提出了一个计算研究的反演热力学和电子结构的这些(硫)尖晶石$M=$铬,锰,钴,镍,使用基于密度泛函理论与现场Hubbard校正(DFT+ $U$)的计算。构型自由能的分析表明,不同的行为是预期的平衡阳离子分布在这些结构:FeCr $_2X_4$和FeMn $_2$ S $_4$是完全正常的,FeNi $_2X_4$和FeCo $_2$ S $_4$是中间,和FeCo $_2$ O $_4$和FeMn $_2$ O $_4$是完全倒置。我们分析了离子的大小和晶体场稳定效应在确定平衡反转度中所起的作用。我们还讨论了这些尖晶石的电子和磁性结构是如何修改的反转程度,假设这可以从平衡值变化。我们已经获得了电子态密度的完全正常和完全逆阳离子分布的每个化合物。当Fe处于四面体位置时,FeCr $_2X_4$、FeMn $_2X_4$、FeCo $_2$ O $_4$和FeNi $_2$ O $_4$是亚铁磁态的半金属。当$M$填充四面体位置时,含Cr化合物和FeMn $_2$ O $_4$是半金属体系,而Co和Ni尖晶石是绝缘体。Co和Ni硫化物对应物对于任何反型度都是金属的,与反型FeMn $_2$ S $_4$一起。我们的计算表明,自旋过滤性能的Fe…
Crossover from meta-magnetic state to spin-glass behaviour upon Ti-substitution for Mn in CuMn2O4
采用固相反应法制备了CuMn_(2-x)Ti_xO_4(x = 0,0.25和0.50)四元畸变尖晶石,并对其进行了中子衍射、红外光谱、介电谱和磁化强度测量。中子衍射和FTIR光谱提供了有关相形成的信息。磁化率表明,在低于76 K时,样品呈现亚铁磁有序结构,当Ti取代Mn时,样品的亚磁态转变为自旋玻璃行为。此外,所有尖晶石的室温M(H)都可用弱铁磁性的Arrott图描述。此外,室温介电测量提供了由晶界效应主导的CuMn 2 O 4的电子性质,该晶界效应在Ti取代CuMn 2 O 4中的Mn时显著增加。
$Ab-initio$ investigation of the thermodynamics of cation distribution and the electronic and magnetic structures in the LiMn$_2$O$_4$ spinel
尖晶石结构的锂锰氧化物(LiMn $_2$ O $_4$)是目前用作二次锂离子电池的阴极的材料,但其性质尚未完全了解。在这里,我们报告的计算调查的反转热力学和电子行为的锂锰$_2$ O $_4$来自自旋极化密度泛函理论计算与哈伯德哈密顿量和远程色散修正(DFT+ $U-$ D3)。通过对LiMn $_2$ O $_4$的构型自由能的分析,阐明了LiMn尖晶石的部分逆平衡阳离子分布。这种平衡程度的反转是合理化的晶体场的稳定效果和阳离子的大小之间的差异。我们比较了原子的电荷与氧化数为每个程度的反转。我们发现,一旦这些离子占据的尖晶石的四面体和八面体网站的Mn电荷的偏析。我们得到了电子能带结构和态密度的原子投影,表明正常的LiMn $_2$ O $_4$具有半金属性质,而完全反尖晶石是绝缘体。这种材料是在亚铁磁状态的反和部分反阳离子的安排。优化的晶格和氧的参数,以及反转的平衡程度,是与现有的实验数据。部分逆平衡反转度在解释锂离子迁移和LiMn $_2$ O $_4$尖晶石的表面性质方面是重要的。
Magnetic, Optoelectronic, and Rietveld refined structural properties of Al3+ substituted nanocrystalline Ni-Cu spinel ferrites: An experimental and DFT based study
From Chemical Complexity to Tunable Magnetic Ordering in Highly Disordered High-Entropy Spinel Oxides
Thapar Institute of Engineering and Technology(塔帕尔工程技术学院);UGC-DAE Consortium for Scientific Research(UGC-DAE科学研究联盟);Freie Universität Berlin(柏林自由大学);Helmholtz Zentrum Berlin für Materialien und Energie(柏林亥姆霍兹材料与能源中心);Normandie University(诺曼底大学)
Domain wall patterning and giant response functions in ferrimagnetic spinels
介观畴壁现象的操纵已经成为功能器件中设计铁电响应的强有力策略,但其全部潜力尚未在磁性领域实现。我们发现,机械应变样品的Mn $_3$ O $_4$和MnV $_2$ O $_4$表现出条纹状图案的体磁化强度低于已知的磁结构转变,类似于铁电材料中报道的结构域。我们以前的磁力显微镜数据的基础上,我们使用小角度中子散射表明,这些图案延伸到散装,并展示了通过施加磁场和机械应力操纵畴壁的能力。然后,我们将这些域连接回这些材料中报告的极大的磁弹性和磁介电响应函数,直接关联相同晶体上的局部和宏观测量。
Ferromagnetic phase of spinel compound MgV$_2$O$_4$ and its spintronics properties
尖晶石化合物MgV $_2$ O $_4$由于其奇异的量子磁态而被广泛地研究。然而,由于它在反铁磁(AFM)基态的固有绝缘性质,它在自旋电子学中的实际应用是相当有限的。在这里,基于第一性原理计算,我们研究的铁磁(FM)相的MgV $_2$ O $_4$,这被发现主机三维平带(FB)附近的费米能级,从而产生一个大的异常霍尔效应(AHE,$σ\approx 670\,Ω^{-1}\cdot cm^{-1}$)。计算结果表明,MgV $_2$ O $_4$具有良好的晶格匹配性,即使在与MgO界面作用后仍保持半金属性,是一种很有前途的自旋电子学自旋过滤材料.最后,我们探讨了通过应变和掺杂工程来稳定该FM相的实验可行性。我们的研究表明,实验上可达到的空穴掺杂量可能会引起AFM-FM相变。
Effect of Zn substitution on morphology and magnetic properties of copper ferrite nanofibers
采用静电纺丝结合溶胶-凝胶法制备了0 < x < 1的尖晶石型Cu 1-xZn xFe 2 O 4铁氧体纳米纤维。研究了锌离子取代对铜铁氧体形貌、结构和磁性能的影响。结果表明,CuFe 2 O 4纳米纤维表面具有较小的开孔,而掺杂后的纳米纤维表面光滑致密。随着Zn取代量的增加,饱和磁化强度先增大后减小,在x = 0.4时达到最大值58.4emu/g,矫顽力和平方比均减小。取代对磁性能的影响与尖晶石晶格间的阳离子交换作用有关。
Unraveling the Origin of Ferrimagnetic Signatures in (Fe,Mn,Ga)2O3 Bixbyites: The Role of Structurally-Undetectable Spinel Impurities
Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS(基连斯基物理研究所,俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心);Siberian Federal University(西伯利亚联邦大学);Far Eastern State Transport University(远东国立交通大学);National Research Centre “Kurchatov Institute”(库尔恰托夫国家研究中心);Professor V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University(V.F.沃伊诺-亚涅茨基克拉斯诺亚尔斯克国立医科大学);Institute of Physics, Kazan Federal University(喀山联邦大学物理研究所);Siberian State University of Science and Technologies(西伯利亚国立科学技术大学);Federal Research Center "Krasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences"(俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心联邦研究中心);Synchrotron Radiation Facility - Siberian Circular Photon Source "SKlF" Boreskov Institute of Catalysis of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (SRF "SKIF")(俄罗斯科学院西伯利亚分院博列斯科夫催化研究所同步辐射设施——西伯利亚环形光子源“SKIF”)
Non-equilibrium spin dynamics in the temperature and magnetic field dependence of magnetization curves of ferrimagnetic Co$_{1.75}$Fe$_{1.25}$O$_4$ and its composite with BaTiO$_3$
对铁磁Co $_{1.75}$ Fe $_{1.25}$ O $_4$(CFO)及其与无磁BaTiO $_3$(BTO)复合材料的非平衡磁现象(磁阻塞、记忆、交换偏置和老化效应)进行了比较研究。同步辐射X射线衍射图谱证实了复合材料中CFO和BTO结构的共存,但磁自旋动力学已被显着修改。通过不同的磁场测量模式(零场冷却和场冷却),结合磁场ON和OFF模式以及随时间变化的磁化强度,研究了室温以下亚铁磁畴的阻塞现象。非常规协议的应用在时间相关的磁化测量在不同阶段的温度和磁场的磁化曲线的依赖性已被有用的揭示非平衡动力学的磁自旋序。离场弛豫实验的应用使得调节系统的磁状态和磁性成为可能。通过对Co $_{1.75}$、Fe $_{1.25}$ O $_4$尖晶石氧化物及其与BaTiO $_3$颗粒复合物的实验结果的比较,了解了磁性颗粒与非磁性颗粒之间的界面耦合对不同磁性现象(亚稳磁态、交换偏置和记忆效应)的作用。