Ni 取代 LiCoO₂ 的磁性行为：磁化与电子顺磁共振研究

合成了 x < 0.15 的单相 Ni 取代 LiCo₁₋ₓNiₓO₂ 固溶体，以研究取代对磁性行为的影响。使用了两种在不同时间窗口提供信息的技术：磁化率与电子顺磁共振（EPR）。发现固溶体为单相，具有大晶粒，符合 R-3m 菱方结构。晶格参数 c 和 a 随 Ni 取代量增加而增大，但所有情况下 c/a 比几乎恒定为约 4.99，表明 CoO₆ 和 LiO₆ 八面体未发生任何 Jahn-Teller 畸变。室温 EPR 吸收谱在所有化合物中均在 314 mT 场处显示一个清晰的峰，对应 g 因子为 2.14。然而，峰宽被发现强烈依赖于 Ni 取代量；随 Ni 含量增加，峰宽从 x = 0 时的 3.6 mT 增大到 x = 0.08 时的 6.5 mT。所有化合物的磁化强度均随温度降低而增加，呈顺磁行为，这与显示泡利顺磁磁化率的缺锂化合物不同。此外，磁化强度表现出热不可逆性，该不可逆性在所有化合物的大磁场下消失。未取代的化合物在 200 K 和 50 K 处存在对应于磁转变的不连续性，这些不连续性在用 2% Ni 取代 Co 后消失。有效磁矩从取代量为 0 时的 0.32 玻尔磁子增加到取代量为 0.15 时的 0.66 玻尔磁子。然而，独特的特征是所有化合物在室温下均表现出清晰的磁滞回线，具有有限的矫顽力。矫顽力从 x = 0 时的 31 Oe 增加到 x = 0.04 时的 168 Oe，随后随 x 进一步增加而减小。对磁滞回线的解卷积清晰地显示出顺磁成分随取代量增加而增加。