• 제목/요약/키워드: Jahn-Teller 효과

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Chalcogenide Fe0.9M0.1Cr2S4(M=Co, Ni, Zn)의 자기저항에 관한 Mössbauer 분광연구 (Mössbauer Studies on Magnetoresistance in Chalcogenide Fe0.9M0.1Cr2S4 (M=Co, Ni, Zn))

  • 박재윤;이병섭
    • 한국자기학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.43-48
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    • 2013
  • Chalcogenide $Fe_{0.9}M_{0.1}Cr_2S_4$(M=Co, Ni, Zn)에 대하여 X-선 회절법, 자기저항측정, Mossbauer 분광법을 이용하여 CMR특성과 자기적 성질을 연구하였다. 10 at%의 M 치환에서는 상온에서 입방정으로 정상 spinel 구조를 갖는 것으로 나타났다. 자기저항 실험결과 $T_C$ 부근에서는 도체-반도체 전이의 특성을 보이며 최대자기저항 온도가 나타났다. M$\ddot{o}$ssbauer 분광 실험 결과에서 Fe에 대한 Ni 치환은 초교환 상호작용을 강화시키고 Jahn-Teller 효과에 의한 완화 현상의 심화를 보여준다. CMR 특성은 망간산화물의 $Mn^{3+}$$Mn^{4+}$ 사이의 이중교환상호작용과 다르게 동적 Jahn-Teller 효과와 관계된 polaron에 기인한 도체-반도체 전이 의한 것으로 해석된다.

f 전자가 희토류 화합물의 탄성 성질에 미치는 영향 (Effects of f Electrons on the Elastic Properties of Rare Earth Compounds)

  • 남균;유상구;김철구
    • 한국자기학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.261-264
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    • 2005
  • 띠 Jahn-Teller 효과를 기반으로 $Th_{3}P_4$형 구조 화합물인 $La_{3}S_4$$Ce_{3}S_4$의 탄성상수 $C'=(C_{11}-C_{12})/2$의 차이점을 연구하였다. 같은 구조를 갖는 두 화합물간의 유일한 차이점은 $Ce_{3}S_4$에는 자기적인 성질을 가진 f 전자가 존재한다는 것이다. 입방 결정장에 의해 둘로 갈라져 있는 $Ce^{3+}$ 이온의 f 전자 에너지 상태가 띠 Jahn-Teller 효과에 의한 탄성유화 현상에 미치는 영향을 조사하고, f 전자가 탄성유화를 억제하는 것을 보였다. 또한, 탄성상수의 계산을 통하여 얻어진 $Ce^{3+}$ 이온의 에너지 갈라짐 값이 자기 감수율의 측정에 의해 얻어진 실험치에 근접함을 확인하였다.

철, 구리 스피넬 $CuFe_{2}O_{4}$의 Jahn-Teller 효과에 관한 연구 (The Jahn-Teller Effect in the Iron Copper Spinel $CuFe_{2}O_{4}$)

  • 서정철;이민용
    • 한국자기학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.123-127
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    • 1995
  • Copper ferrite $CuFe_{2}O_{4}$를 화학적인 방법을 사용한 미세입자 상태에서 시료를 제조한 후 이에 대한 결정학적 및 자기적 성질을 X-선 회절, $M\"{o}ssbauer$ 분광법 등을 사용하여 연구하였다. 결정구조는 서냉하여 제조한 결과 tetragonal phase spinel 구조로서 결정 상수는 $a=8.26{\pm}0.05{\AA},\;c=8.75{{\pm}}0.05{\AA}$로 측정되 었다. 실내 온도에서 부터 Curie 온도 이상까지 여러 온도범위에서 $M\"{o}ssbauer$ spectrum 을 측정, 분석한 결과 $Cu_{2+}$는 저온에서 spinel 구조의 8면체 자리에 위치하여 Jahn-Teller 효과를 나타내고, 이에 따라 630K 근방에서 결정구조상의 변화가 일어나고 있음을 알았다. Curie 온도는 690K로 세라믹 방법으로 제조한 시료에 비해 낮은 것으로 나타났다.

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Spinel계 유화물 ZnxFe1-xCr2S4의 CMR 특성과 자기적 성질 (Magnetic and CMR Properties of Sulphospinel ZnxFe1-xCr2S4)

  • 박재윤;박용환;김광주
    • 한국자기학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.137-141
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    • 2005
  • Spinel계 유화물 $Zn_xFe_{1-x}Cr_2S_4$(x=0.05, 0.1, 0.2)에 대하여 X선 회절법, 자기저항측정, $M\ddot{o}ssbauer$ 분광법을 이용하여 CMR 특성과 자기적 성질을 연구하였다. 결정구조는 상온에서 입방정으로 정상 spinel 구조를 갖는 것으로 나타났다. 자기저항 실험결과 160K 부근 이하에서는 반도체적 전기전도 특성을 보이며, Curie 온도부근에서 최대자기저항 온도가 나타났다. Zn 조성값이 증가함에 따라 Jahn-Teller 효과에 의한 완화 현상이 증가되었으며, 전기 사중극자 이동값 역시 증가되고, 초미세 자기장값은 감소하였다. CMR 특성은 heterovalency에 의한 이중교환 상호작용이나, $Fe^{2+}$$Cr^{3+}$ 그리고 $Fe^{3+}$ 사이의 삼중교환 상호작용과는 다른 동적 Jahn-Teller 효과에 의한 도체-반도체전이와 절반 금속성 에너지 밴드구조에서 스핀전자 전이에 의하여 발생되는 것으로 예측된다.

양이온 결손 La$_{0.970}$Mn$_{0.970}$O$_3$의 X-ray Photoemission Spectroscopy 관측 (X-ray Photoemission Spectroscopy Study of Cation-Deficient La$_{0.970}$Mn$_{0.970}$O$_3$ System)

  • 정우환
    • 한국세라믹학회지
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    • 제36권1호
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    • pp.50-54
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    • 1999
  • 양이온 결손 La0.970Mn0.970O3의 x-ray photoemission spectroscopy를 온도를 함수로 측정하였다. 온도의 변화에 따라서 Mn 2p와 3d core level의 화학적 변동 및 이동이 관측되었다. 즉 Mn 2p 3/2와 1/2 및 La 3d core 스펙트럼은 온도의 증가와 함께 저 결합 에너지 측으로 이동이 관측되었다. 이러한 XPS 관측 결과는 Mn3+의 localization의 강도 변화에 의한 것으로 사료되며, Mn3+에 의한 Jahn-Teller효과 이외에도 conventional random potential 효과 역시 La0.790Mn0.970O3의 전도 carrier의 localization에 기여하는 것으로 사료된다.

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Spinel 유화물 $Ni_xFe_{1-x}Cr_2S_4(X = 0.05, 0.1, 0.2)$의 초거대자기저항(CMR)현상에 관한 연구 (Colossal Magnetoresistance in Chalcogenide Spinels $Ni_xFe_{1-x}Cr_2S_4(X = 0.05, 0.1, 0.2)$)

  • 박재윤
    • 한국자기학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.151-156
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    • 2001
  • 최근 망간산화물 Ln$_{1-x}$A$_{x}$MnO$_3$(Ln=La, Pr, Nd등의 lanthannide; A=Ca, Sr, Ba, Pb 등의 +2가 이온)는 초거대자기저항(CMR) 특성으로 많은 연구그룹의 주목을 받고 있다. 그런데 chalcogenide spinels에서도 CMR특성이 관측되는 것으로 보고되고 있다. 본 논문에서는 chalcogenide Ni$_{x}$Fe$_{1-x}$Cr$_2$S$_4$에서 Ni이온이 CMR 특성에 미치는 효과를 X선 회절 실험, 자기저항측정, 그리고 Mossbauer 분광실험으로 조사하였다. 그 결과 Ni이온의 치환은 Jahn-Teller distortion을 심화시키고, 또한 T$_{c}$ 값에 증가를 초래하여 CMR현상에 영향을 준다. T$_{c}$ 부근에서 일어나는 CMR현상은 망간산화물에서의 $Mn^{3+}$$Mn^{4+}$ 사이의 이중교환상호작용과는 다르게 동적 Jahn-Teller효과에 기인한 도체-반도체전이와 자기장하에서 절반 금속성의 에너지밴드구조를 갖는 시료의 스핀편향에 의한 전도현상 그리고 자기구역의 정렬에 의하여 발생되는 것으로 나타났다.

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니켈 치환된 스피넬 LiMn2O4 박막의 구조적, 광학적 성질 (Structural and optical properties of Ni-substituted spinel $LiMn_2O_4$ thin films)

  • 이중한;김광주
    • 한국진공학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.527-533
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    • 2006
  • 졸-겔(sol-gel) 방법을 이용하여 스피넬(spinel) 구조를 가지는 $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ 박막을 x = 0.9까지 합성하였다. 니켈 치환된 박막은 작은 x 값에서는 cubic 구조가 유지되지만, $x{\geq}0.6$ 범위에서는 tetragonal 구조로 상전이가 일어남이 발견되었다. 이와 같은 cubic-tetragonal 상전이는 low-spin $(t_{2g}^6,e_g^1)$ 상태를 가지는 $N^{3+}(d^7)$ 이온이 팔면체 자리를 차지하게 됨으로써 나타나는 Jahn-Teller 효과에 의한 것으로 해석된다. 이와 같은 Ni 이온들은 +3 및 +2의 원자가를 가지고 존재함이 X-ray photoelectron spectroscopy 분석을 통하여 확인되었다. $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ 박막들에 대하여 가시광선-자외선 영역에서 spectroscopic ellipsometry(SE)를 이용하여 광학적 성질을 조사하였고, 그 결과 분석을 통하여 화합물 전자구조에 대하여 고찰하였다. SE 측정된 유전함수 스펙트럼은 주로 전하이동(charge-transfer, CT) 전이(transition)에 의한 넓은 에너지 영역을 가지는 1.9, 2.3, $2.8{\sim}3.0$, $3.4{sim}3.6eV$ 근처의 흡수구조 들로 이루어져 있는데, $O^{2-}$에서 $Mn^{4+}$ 이온의 $t_{2g}$ (1.9 eV)와 $e_g$ $(2.8{\sim}3.0\;eV)$로의 전이 즉, $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{4+}(3d)$$O^{2-}$에서 $Mn^{3+}$ 이온의 $t_{2g}$ (2.3 eV)와 $e_g$ ($3.4{\sim}3.6$ eV)로의 전이 즉, $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{3+}(3d)$ 등에 의한 것으로 해석된다. 또한, 1.6, 1.8, 1.9 eV 부근에서 관측된 좁은 에너지 영역의 흡수구조 들은 팔면체 $Mn^{3+}$ 이온 내에서의 d-d 결정장(crystal-field) 전이에 의한 것으로 해석된다. 이러한 흡수구조는 Ni 치환량이 증가함에 따라 그 강도가 감소한다. x = 0.6의 경우 $e_g$ 상태와 관련된 CT 전이구조 들이 $t_{2g}$ 상태와 관련된 전이구조 들에 비하여 큰 폭으로 감소하는데 이것은 Jahn-Teller 효과에 의해서 격자상수가 tetragonal 구조로 확장됨에 따라 $e_g$ 상태와 $O^{2-}(2p)$ 상태 간의 파동함수 중첩이 감소한 것에 기인하는 것으로 해석된다.

초거대자기저항(CMR) 현상을 보이는 Spinel $Fe_{1-x}Cu_xCr_2S_4$의 전자구조 연구 (Electronic Structures of Colossal Magnetoresistive (CMR) $Fe_{1-x}Cu_xCr_2S_4$Spinels)

  • 박민식;윤석주;민병일
    • 한국자기학회지
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    • 제8권3호
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    • pp.111-117
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    • 1998
  • 최근 perovskit 구조의 망간산화물에서 발견된 초거대자기저항(colossal magnetoresistance: CMR) 현상의 발견은 물리적 특이성과 공업적인 응용 가능성으로 학계의 큰 주목을 받고 있다. 그런데 이러한 CMR 현상은 망간화산화물외에 pyrochlore 구조의 Tl2Mn2O7과 spinel 구조의 Cr-황화물에서도 관측됨었음이 보고되었다. 본 논문에서는 Cr-황화물 Fe1-xCuxCr2S4 (x=0.0, 0.5, 1.0)의 전자구조를 구재밀도근사(local density approximation: LDA) lineatized muffintin orbital(LMTO) 밴드계산 방법을 이용하여 연구하였다. 그 결과 x=0.0, 0.5에 대한 특성저항은 절반금속(Half-Metal)성질과 얀-텔러(Jahn-Teller) 효과를 적용하여 정성적인 이해가 가능하였다. 특히, x=0.0, 0.5, 1.0각각에 대해서 전도모델을 제시하여, 계산결과로 얻어진 절반금속 전자구조가 CMR 현상과 밀접한 관련이 있음을 예측하였다.

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