Sol-jel yöntemi ile sentezlenen bor katkılı CuFeO2 malzemesinin fiziksel ve manyetik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada teknolojik uygulamaları ile dikkat çeken, antiferromanyetik yarı iletken CuFeO2 ve Bor katkılı (CuFe1-xBxO2) (x = 0.00, 0.01, 0.02, 0.05, 0.10, 0.20) numuneleri sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. Sentezlenen bu numunelerin yapısal ve manyetik özellikleri incelenmiştir. Numunelerin yapısal karakterizasyonu X-ışını teknikleri (XRD ve XAFS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ölçümleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Manyetik özellikleri M-T, M-H ölçümleri ve AC alınganlık ölçümleri ile belirlenmiştir. Tüm örnekler hem ZFC hem de FC koşullarında benzer M-T eğilimlerine sahiptir. Bu da CuFe1-xBxO2'de Fe ile B ikamesinin CuFeO2'nin ana manyetik karakteristiğini etkilemediğini göstermektedir. Örneklerin manyetik metastabilitesi nedeniyle tüm örneklerde ZFC ve FC eğrileri arasında çatallanmalar gözlenmektedir. Manyetik metastabilite durumu ya ince nanoparçacıkların manyetik momentlerinin bloklama sıcaklığının altında bloke olması ya da spin-cam durumundan daha kararlı ferromanyetik duruma geçişten kaynaklanmaktadır. Tüm örnekler 10-300 K sıcaklık aralığında ferromanyetik bir karakteristik olarak davranmaktadır. Ana CuFeO2 kafesinde Fe iyonları ile bor ikamesi doygunluk ve remnant (kalıntı) mıknatıslanmayı azaltırken, zorlayıcı alan yapıdaki yüksek bor içeriği ile artmıştır.In this study, antiferromagnetic semiconductor CuFeO2 and boron doped (CuFe1-xBxO2) (x = 0.00, 0.01, 0.02, 0.02, 0.05, 0.05, 0.10, 0.20) samples, which attract attention with their technological applications, were synthesized by sol-gel method. Structural and magnetic properties of these synthesized samples were investigated. Structural characterization of the samples was carried out using X-ray techniques (XRD and XAFS) and scanning electron microscopy (SEM) measurements. Magnetic properties were determined by M-T, M-H measurements and AC susceptibility measurements. All samples have similar M-T trends in both ZFC and FC conditions. This indicates that the substitution of Fe with B in CuFe1-xBxO2 does not affect the main magnetic characteristics of CuFeO2. Bifurcations between the ZFC and FC curves are observed in all samples due to the magnetic metastability of the samples. The magnetic metastability is due to either the blocking of the magnetic moments of the fine nanoparticles below the blocking temperature or the transition from the spin-glass state to the more stable ferromagnetic state. All samples behave as a ferromagnetic characteristic in the temperature range 10-300 K. The substitution of boron with Fe ions in the main CuFeO2 lattice reduces the saturation and remnant magnetization, while the coercive field is enhanced by the high boron content in the structure.