Differences in the Electronic Structures of Bulk and Powder FeV2O4 Spinel Oxide Investigated by Using Synchrotron Radiation

The electronic structure of ferrimagnetic spinel oxide of $FeV_2O_4$ has been investigated by employing soft x-ray absorption spectroscopy (XAS) and soft x-ray magnetic circular dichroism (XMCD). The Fe 2p and V 2p XAS spectra show that the valence states of Fe and V ions are ${\sim}Fe^{2.3+}$ mixed-valent states and ${\sim}V^{3+}$ states, respectively. In Fe 2p XMCD spectra, finite XMCD signals are observed for divalent $Fe^{2+}$ states only, but not for $Fe^{3+}$ states. This finding indicates that the magnetic moments of $Fe^{2+}$ ions are ordered ferromagnetically but that those of $Fe^{3+}$ ions are cancelled, implying that $Fe^{2+}$ ions play an important role in determining magnetic properties of $FeV_2O_4$.

방사광을 이용한 FeV2O4 스피넬 산화물의 덩치상태와 분말상태의 전자구조 차이 연구

연 x선 광흡수 분광법(soft x-ray absorption spectroscopy: XAS)과 연 x선 자기 원편광 이색성(soft x-ray magnetic circular dichroism: XMCD)을 이용하여 스피넬 준강자성 산화물인 $FeV_2O_4$의 전자 구조를 연구하였다. Fe 2p XAS와 V 2p XAS 측정으로 부터 $FeV_2O_4$에서 Fe 이온과 V이온의 고유한 원자가는 각각 약 $Fe^{2.3+}$의 혼합원자가 상태와 약 $V^{3+}$의 상태임을 알 수 있었다. 실험적으로 측정된 Fe 2p XMCD의 신호는 거의 $Fe^{2+}$ 상태에서 기인하였으며, $Fe^{3+}$ 상태는 Fe 2p XMCD의 신호에 거의 기여하지 않는다는 사실이 발견되었다. 그러므로 $FeV_2O_4$의 자성 특성을 결정함에 있어서 자기적으로 정렬된 $Fe^{2+}$ 상태 이온들이 중요한 역할을 한다고 생각된다.