SCMs|通过调控化学计量比和氧缺陷调节锌铁氧体磁性

近日，西北大学李兴华教授和兰州大学彭勇教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，采用热解法制备了粒径在4.1–32.2 nm范围内可调的单分散非化学计量比锌铁氧体纳米颗粒。当颗粒尺寸小于10 nm时，样品中含有少量的非本征ZnO杂质相，且空气退火后该杂质相消失。

锌铁氧体中锌/铁原子比与氧缺陷浓度均随着颗粒尺寸的增大而降低，导致其从超顺磁性转变为铁磁性。

图1  随着颗粒尺寸的增大（S1：4.1 nm；S2：6.5 nm；S3：17.7 nm；S4：32.2 nm） ，锌铁氧体从超顺磁性转变为铁磁性。

磁性圆二色谱表明，随着Zn/Fe比的增加，Fe³⁺的自旋磁矩减小，轨道磁矩冻结，饱和磁化强度降低。经过空气退火，所有样品的饱和磁化强度降低，表明氧缺陷(OV)对其磁性有很大影响。空气退火会降低氧缺陷含量，部分Fe³⁺–O_V–Fe³⁺铁磁耦合转变为Fe³⁺–O²⁻–Fe³⁺反铁磁耦合。

该工作通过调控化学计量比和氧缺陷实现了对锌铁氧体磁性的调节，为理解和调控铁氧体的磁学性质提供了新的思路。

相关结果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1592-y。

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