Ti-Getter Effects on Magnetic Properties of Ti0.96Co0.02Fe0.02O2

The samples were synthesized by using a solid state reaction. The X-ray diffraction pattern for $Ti_{0.96}Co_{0.02}Fe_{0.02}O_2$ showed a pure rutile phase with tetragonal structure, Mixtures of the proper proportions of the elements sealed in evacuated quartz ampoule were heated at $870{\sim}930^{\circ}C$ for one day and then slowly cooled down to room temperature at a rate of $10^{\circ}C$/h. In order to obtain single phase material, it was necessary to grind the sample after the first firing and to press the powders into pellets before annealing them for a second time in evacuated and sealed quartz ampoule. Magnetic properties have been investigated using the vibrating sample magnetometer (VSM). Room temperature magnetic hysteresis (M-H) curve showed an obvious ferromagnetic behavior and the magnetic moment per Fe atom under the applied of 0.8 T was estimated to be about $1.5\;{\mu}_B$/CoFe. But the magnetic moment per Fe atom under the applied of 0.8 T was estimated to be about $0.02\;{\mu}_B$/CoFe without Ti-getter. Size of particles is about $1\;{\mu}m$ using the transmission electron microscope (TEM). The ingredients of sample are distributed irregular in particles. Only Fe get shown on the surface of particles.

Ti-Getter가 Ti0.96Co0.02Fe0.02O2의 자기적 특성에 미치는 영향

Solid State Reaction법으로 $Ti_{0.96}Co_{0.02}Fe_{0.02}O_2$ 시료를 제조하였다. 각각의 시료를 $870^{\circ}C$, $900^{\circ}C$, $930^{\circ}C$로 24시간 열처리하였다. 이 때 Ti-getter의 유무를 통해 각각의 온도에서 Ti-getter에 따라 시료의 특성이 어떻게 변화하는지 관찰하고자 한다. 제작된 시료의 구조분석을 위해 시료의 분말 회절실험을 실시하였다. VSM을 이용하여 시료의 자성을 측정하고, 금속이온의 형태와 시료 내에서 cluster로 존재하는지 여부를 조사하기 위해 TEM과 SEM, EDS실험을 하였다. XRD pattern 분석결과, 결정구조는 tetragonal구조로써, 순수한 Rutil-$TiO_2$상이 주를 이루며, 2차상으로는 getter가 없을 때는 $Fe_2TiO_5$, 있을 때는 Fe가 관측되었다. 시료의 자성을 측정한 결과, getter가 없을 때는 $870^{\circ}C$일 때 자화값은 약 $0.025{\mu}B$/CoFe 정도로 강자성을 보이지만, $900^{\circ}C$와 $930^{\circ}C$에서는 강자성을 보이지 않는다. Ti-getter가 있을 때의 자화값은 $870^{\circ}C$에서는 약 $1.1\;{\mu}B$/CoFe, $900^{\circ}C$와 $930^{\circ}C$일 때는 $1.5\;{\mu}B$/CoFe 정도로 강자성을 보인다. 이러한 자성의 차이는 Ti-getter의 유무에 따른 2차상의 차이로 결정된 것으로 보인다. Titanium이 고온에서 산소와 질소, 공기 속의 수분과 쉽게 결합하는 성질을 가지고 있기 때문에 이것을 이용하면 좀 더 낮은 산소분압을 얻을 수 있다. 시료의 산소분압에 따라 자화값이나 원자 구조의 변화에 상당한 영향을 받게 되어 시료의 특성이 다르게 나타나는 것을 확인 할 수 있다. TEM과 SEM, EDS실험결과에서는 Co와 Fe가 골고루 분포하는 영역이 있는가 하면 Ti만 관측되는 부분도 존재했다. 시료의 Co와 Fe가 시료전체에 골고루 퍼져있는 것이 아니라 부분적으로 분포하고 있음을 확인 할 수 있다.