Crystallographic and Magnetic Properties of Li0.5Fe2.5-χRhχO4 by Using Applied Field Mossbauer Spectrometer

L $i_{0.5}$F $e_{2.5-{\chi}}$R $h_{\chi}$ $O_4$ ($\chi$ = 0.25, 0.50, 0.75, 1.00) has been prepared by solid state reaction. Crystallographic and magnetic properties were investigated by Mossbauer spectroscopy, SQUID magnetometry, and x-ray diffraction. The crystal structure is found to be a cubic spinel structure with space group Fd3m for all the samples. The lattice constant $a_{0}$ increases from 8.3365 $\AA$ to 8.3932 $\AA$ with increasing Rh concentration $\chi$. The migration of Li ion has been confirmed by x-ray patterns and the results of applied field Mossbauer analysis. The temperature dependence of the absorption area of each site was analyzed with the Debye model for the recoil-free fraction. The Debye temperature for the octahedral sites is almost as large as for the tetrahedral sites, thereby suggesting similar inter-atomic binding forces for the octahedral and the tetrahedral sites. The saturated magnetic moment and the Mossbauer spectra taken at 4.2 K under the applied field (6 T) show that the spin structure of L $i_{0.5}$F $e_{2.5-{\chi}}$R $h_{\chi}$ $O_4$ is compatible with the collinear Neel Model.

외부자기장 뫼스바우어 분광기를 이용한 Li0.5Fe2.5-χRhχO4의 자기적 성질과 결정학적 구조에 관한 연구

L $i_{0.5}$F $e_{2.5-{\chi}}$Rhx $O_4$($\chi$= 0.25, 0.50, 0.75, 1.00)을 직접합성법으로 제조하고, 시료의 조성비에 따른 자기적 성질과 결정학적 구조를 연구하였다. x선 회절실험분석 결과 시료 모두 공간군 Fd3m에 해당하는 입방 스피넬구조를 가졌고, Rh을 치환함에 따라 Li이온이 팔면체 자리에서 사면체 자리로의 이동이 나타났다. 시료의 격자상수는 Rh을 치환함에 따라 8.3365 $\AA$에서 8.3932 $\AA$으로 증가하였다. Neel 온도 이하에서 외부자기장을 가하지 않은 상태에서의 뫼스바우어 스펙트림과 외부자기장 (6 T)을 인가한 뫼스바우머 스펙트럼을 여러 온도에 대하여 취하여 미시적 자성구조를 측정하였다. 외부자기장하의 뫼스바우어 스펙트럼 분석으로 각 시료의 정확한 면적비를 계산하여 수행한 Debye온도 분석결과 전체 시료에서 사면체와 팔면체 자리가 비슷한 정도의 결합 세기를 가졌음을 알았다. $\chi$=0.75의 경우는 외부자기장하에서 사면체와 팔면체 자리의 초미세 자기장의 부호가 바뀌는 것을 알았고, 이는 Li ion의 자리이동과 일치하는 결과를 보인다 4.2K에서 극저온 하에서 6 T를 인가한 외부자기장의 스펙트럼분석으로 전체 시료의 자기적 스핀구조가 collinear spin 모형을 따름을 알 수 있었다.