The Study of Magnetic Structure of Ni1-xMgxFe2O4 Ferrite System by Mössbauer Spectroscopy

$Ni_{1-x}Mg_xFe_2O_4$ ferrite system was studied by using X-ray diffraction and $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectroscopy. The samples were prepared by ceramic sintering method with Mg content x. The X-ray diffraction patterns of samples show phase of cubic spinel structure. There are no remarkable changes of lattice constants in $Ni_{1-x}Mg_xFe_2O_4$ ferrite system. The $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectra were consisted of two sets of six lines, respectively, corresponding to $Fe^{3+}$ at tetrahedral and octahedral sites. The magnetic hyperfine field of samples was decreased as increasing Mg contents x in both sites and it was shown Yafet-Kittel magnetic structure. $NiFe_2O_4$ was shown complete inverse spinel, but $NiFe_2O_4$ was shown partial inverse spinel which absorption area ratio (oct/tet) was 1.449 in $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectrum.

Mössbauer 분광법에 의한 Ni1-xMgxFe2O4 Ferrite의 자기구조 연구

상온에서 준강자성을 띠는 $Ni_{1-x}Mg_xFe_2O_4$ ferrite 내에 존재하는 금속양이온 Ni을 Mg로 대치시킬 때 나타나는 결정학적 구조의 변화와 자기적 성질 변화, 그리고 양이온의 분포를 X-선 회절무늬와 $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectrum을 측정하고 분석하여 연구하였다. $NiFe_2O_4$ ferrite의 $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectrum 공명흡수면적비(oct/tet)는 1.007로서 거의 완전한 inverse spinel 구조를 형성하나 Mg의 함량인 x가 증가함에 따라 Mg 이온이 tetrahedral site를 점유하게 되어 면적비(oct/tet)가 점차 증가하여 $MgFe_2O_4$의 경우 1.449로서 불완전한 inverse spinel 구조를 형성한다. 시료들의 isomer shift 값으로부터 $Ni_{1-x}Mg_xFe_2O_4$ ferrite계 내에 존재하는 Fe는 $Fe^{3+}$ 상태임을 알 수 있다. 비자성 이온인 Mg의 함량이 증가함에 따라 최인접 금속 양이온에 의해 발생되는 A-B exchange interaction이 발생할 확률이 작아져서 magnetic hyperfine field가 감소하며 Yafet-Kittel 자기구조를 나타낸다.