Mossbauer Study for the Cation Distribution of Co-ferrite (CoxFe1-xO4) Thin Films

The crystallographic properties and cation distribution of oxyspinels ferrite $Co_xFe_{1-x}O_4$ thin films have been explored by X-ray diffraction, vibrating sample magnetometer (VSM), and conversion electron $M\"{o}ssbauer$ spectroscopy (CEMS). Thin films are prepared by sol-gel method. Normal spinel structure is transformed to inverse spinel structure with increasing Co concentration CEMS results indicate that most of $Fe^{3+}$ ions are substituted to $Co^{3+}$ions. Accordingly $Co^{2+}$ ions on octahedral site migrate to tetrahedral site. Magnetic moment is decreased with increasing Co concentration, which means high spin $Fe^{3+}$ ions are replaced by low spin $Co^{3+}$.

Co-ferrite 박막에서 양이온 거동에 관한 Mössbauer 분광 연구

결정구조는 같은 spinel 구조이나, 자기적으로는 각각 반강자성과 준강자성 특성을 띠고 있는 $Co_3O_4$와 자철광 $Fe_3O_4$의 혼성 Co-ferrite인 $Co_xFe_{1-x}O_4$ 박막을 sol-gel법으로 제조하여, Fe 이온에 대한 Co 이온 치환으로 발생된 양이온 거동이 Co-ferrite 박막의 결정구조 및 자기적 특성에 미치는 효과를 XRB 실험, VSM 측정, 그리고 Conversion Electron Mossbauer Spectroscopy (CEMS) 실험으로 조사하였다. 그 결과 $Co^{3+}$ 이온이 주로 $Fe^{3+}$ 이온을 치환하여 단위정의 크기가 감소를 가져오며, 결정구조는 inverse spinel 구조에서 normal spinel 구조로 변환된다. CEMS 분광실험을 통하여 확인된 Fe 이온의 site preference는 주로 $Fe^{3+}$ 이온이 $Co^{3+}$ 치환됨을 보여주고 있으며, 동시에 B-site의 $Co^{2+}$ 이온은 A-site로 이동된다. 자화곡선 측정결과 Co 조성값의 증가로 자기 moment값이 감소되는 것으로 나타났는데, 이것은 low spin상태의 $Co^{3+}$이 high spin상태의 $Fe^{3+}$이온을 치환하여 주로 발생한 것이다.