УДК 538.245
АНТОШИНА Л.Г., КОЗЬМИН А.С.,

КОКОРЕВ А.И., ОПАЛЕНКО А.А.

ВЛИЯНИЕ РАЗБАВЛЕНИЯ НА ПОВЕДЕНИЕ
КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ ФЕРРИТОВ СИСТЕМЫ NiGaxAlxFe2-2xO4

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова,
физический факультет,
119992, ГСП-2, Россия, Москва, Ленинские Горы,
МГУ им. М.В.Ломоносова, физический факультет

Разбавленные ферриты-шпинели в зависимости от содержания в
них немагнитных ионов в А- и В-узлах могут находиться в ферримагнит-
ном, антиферромагнитном, парамагнитном состоянии или состоянии спи-
нового стекла [1]. Фрустрированная магнитная структура представляет
собой структуру с порванными магнитными связями. В зависимости от
степени разбавления фрустрированная магнитная структура может быть
представлена либо как ферримагнитная матрица, в которой присутствуют
отдельные парамагнитные центры, либо как отдельные спонтанно намаг-
ниченные области, образованные как дальним, так и ближним магнитным
порядком.
В данной работе исследовались магнитные свойства и эффект Мес-
сбауэра разбавленных ферритов никеля NiGaxAlxFe2-2xO4 (х = 0.0, 0.2, 0.3,
0.4, 0.5, 0.6, 0.7 и 0.8). Исходя из энергии предпочтения ионов к опреде-
ленным узлам, ионы Ga3+ и Al3+ имеют тенденцию занимать А- и В- узлы
решетки шпинели, соответственно. Поэтому в системе NiGaxAlxFe2-2xO4
происходит одновременное разбавление тетраэдрических (А) и октаэдри-
ческих (В) узлов. Согласно [1], в образцах такой системы при замещениях
х > 0.5 должна иметь место фрустрированная магнитная структура. Из из-
мерений эффекта Мессбауэра, проведенных Т = 295К для всех приготов-
ленных составов, можно сделать вывод, что для ферритов с замещением с
х ≥ 0.6 магнитная структура является фрустрированной. Так, например,
спектр образца с х = 0.6 представляет собой дублет на фоне размытого
секстета (рис. 1). Следует отметить, что для данного феррита температура
Кюри ТС > 600К. Сверхтонкое поле для размытого секстета составляет
250 кЭ. Таким образом, вид месбауэровского спектра при Т = 295 К сви-
детельствует о появлении фрустрированной магнитной структуры ферри-
та. Можно предположить, что у феррита при х = 0.6 магнитная структура
представляет собой кластеры, образованные как ближним, так и дальним
магнитным порядком. На рис. 1 представлен спектр состава с х = 0.6.Тогда
как мессбауэроский спектр неразбавленного феррита никеля NiFe2O4 явля-

ется классическим секстетом, величина сверхтонкого поля которого для А-
и В- узлов соотвественно НА ≈ 488 кЭ и НВ ≈ 515 кЭ. Следовательно, вид
мессбауэровского спектра для этого образца свидетельствует о его ферри-
магнитном упорядочении.

Рис.1. Мессбауэров-
ский спектр феррита
NiGa Al
0.6
0.6Fe
O
0.8
4,
снятый при Т=295К.


Представляло интерес выяснить, как разбавление никелевого фер-
рита NiFe2O4 немагнитными ионами влияет на их коэрцитивную силу. На
рис. 2 приведена величина коэрцитивной силы Нс образцов системы NiGax-
AlxFe2-2xO4 в зависимости от состава х.
Видно, что при увеличении концентрации немагниных ионов х зна-
чение Нс немного возрастает до замещений х = 0.3. Потом величина Нс
начинает резко расти, достигая максимума при х = 0.5, при дальнейшем
увеличении количества немагниных ионов коэрцитивная сила начинает
уменьшаться.
Ранее нами было установлено, что в разбавленных ферритах-
шпинелях системы CuGaxAlxFe2-2xO4, начиная с концентрации x = 0.5,
имеет место фрустрированная магнитная структура [2, 3]. При этом в раз-
бавленных ферритах меди было обнаружено, что у составов с фрустриро-
ванной магнитной структурой величина коэрцитивной силы почти на по-
рядок меньше, чем у составов с обычным ферримагнитным упорядочением
(при Т = 80 К) [4]. Однако, следует отметить, что магнитная структура ис-
ходных ферритов меди CuFe2O4 и никеля NiFe2O4 изначально разная: при
Т = 80 К магнитная структура никелевого феррита имеет коллинеарное
упорядочение, тогда как магнитная структура медного феррита неколли-
неарна.

Рис.2. Зависимость величины
50
коэрцитивной силы Нс образ-
цов системы NiGaxAlxFe2-2xO4
40
от содержания немагнитных
ионов х (Т = 80 К).
30
, ЭсН 20
10
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
х


Мы предполагаем, что первоначальное увеличение величины Нс с
ростом концентрации немагнитных ионов в исследуемой нами системе
NiGaxAlxFe2-2xO4 вплоть до замещения х=0.5 связано с увеличением степе-
ни фрустрации и разупорядочением магнитных моментов. Тогда как при
дальнейшем увеличении х магнитная структура представляет собой кла-
стеры, образованные как дальним, так и ближним магнитным порядком,
что сопровождается уменьшением коэрцитивной силы (рис. 2), как это и
было в случае разбавленных ферритов меди CuGaxAlxFe2-2xO4.


1. C.P.Poole, H.A.Farach, Magnetic phase diagram of spinel spin-glasses.,
Z. Phys. B. 1982. 47. P.55-57.
2. Л.Г.Антошина, Е.Н.Кукуджанова, Исследование магнитных свойств
ферритов системы CuGaxAlxFe2-2xO4 с фрустрированной магнитной
структурой, ФТТ, 1998, т.40, в.8, 1505-1509.
3. А.А.Опаленко, Л.Г.Антошина, А.И.Кокорев, А.И.Фиров, Мессбау-
эровское исследование ферритов CuGaxAlxFe2-xO4 при переходе фер-
римагнитной структуры во фрустрированную, Вестн. Моск.ун-та,
Сер.3., Физика, Астр., 2002, 5, с.76-78.
4. L.G.Antoshina, A.N.Goryaga, E.N.Kukudzhanova, Obtaining of magnetic
soft ferrites by creating frustrated magnetic structure in them, J.Phys. IV
France 8, 1998, Pr 2-339 - 2-341.


Document Outline