Mössbauer Studies of Changed Interaction on Cr Ions in Chromite

[ $ZnCr_2O_4$ ] shows geometrically frustrated magnet. Recently, $CoCr_2O_4$ has been investigated for multiferroic property and dielectric anomalies by spin-current model. Polycrystalline $CoCr_2O_4$ and $CoCrFeO_4$ compounds was prepared by wet-chemical process. Crystallographic and magnetic properties of $CoCr_2O_4$ and $CoCrFeO_4$ were investigate by using the x-ray diffractometer(XRD), vibrating sample magnetometer(VSM), superconducting quantum interference device magnetometer(SQUID), and $M\"{o}ssbauer$ spectroscopy. The crystal structure was found to be single-phase cubic spinel with space group of Fd3m. The lattice constants of $CoCr_2O_4$ and $CoCrFeO_4$ $a_0$ were determined to be 8.340 and 8.377 ${\AA}$, respectively. The ferrimagnetic transition temperature for the both samples were observed at 97 K and 320 K. The $M\"{o}ssbauer$ absorption spectra at 4.2 K show that the well developed two sextets are superposed with small difference of hyperfine field($H_{hf1}=507\;and\;H_{hf2}=492\;kOe$). Isomer shift values($\delta$) of the two sextets are found to be 0.33 and 0.34 mm/s relative to the Fe metal, respectively, which are consistent with the high spin $Fe^{3+}$ charge state.

Chromite 물질의 자기상호작용에 관한 뫼스바우어 분광연구

최근 geometrical frustration 현상 및 멀티페로익 효과가 Cr 이온의 나선 스핀 구조에 기인하는 것으로 해석되고 있다. 이에 본 연구에서는 Cr 이온 자리에 Fe을 치환하여 $CoCrFeO_4$를 제조하였고, $M\"{o}ssbauer$ 분광법에 의해 자기적 미세 구조의 상관관계를 연구하였다. 졸겔법을 이용하여 Fd3m의 cubic 스피넬 구조를 갖는 $CoCr_2O_4,\;CoCrFeO_4$ 단일상을 합성하였고, Rietveld 법에 의한 분석결과 격자상수는 $a_0=8.340$에서 $8.377{\AA}$로 증가 하였으며, Cr, Fe 이온은 모두 팔면체 구조에 위치하는 것으로 분석되었다. 자기 상전이 온도는 $T_N=97K$에서 320 K로 증가하였으며, 상호작용의 변화에 따라서 field cooled 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 관측하였다. $M\"{o}ssbauer$ 스펙트럼 분석결과 4.2 K에서 공명흡수선에 대한 초미세자기장($H_{hf}$) 값은 각각 507, 492 kOe 정도로 나타났으며, 이성질체 이동치($\delta$)는 0.33, 0.34 mm/s 정도로 Fe 이온상태가 둘 다 +3 가의 이온상태임을 알 수 있었다.