Zn1-xCoxO 纳米颗粒的磁化：单离子各向异性与自旋团簇
材料科学
2022-05-13 v1
摘要
使用 SQUID 磁强计测量了 Zn1-xCoxO（0.0055 < x < 0.073）纳米颗粒在温度 T（1.7 K < T < 10 K）下及高达 65 kOe 磁场中的磁化。样品通过三种不同生长方法合成：微波辅助水热法、燃烧反应法和溶胶-凝胶法。对于所有研究样品，磁性源于由 Co2+ 最近邻导致的反铁磁（AF）自旋团簇。在 T >= 6 K 时，Co2+ 离子的磁化呈 Brillouin 型行为，但在 6 K 以下出现显著偏离。我们已表明该观测偏离可由具有单轴对称性的单离子各向异性（SIA）导出。拟合结果表明轴向 SIA 参数 D（典型地 D = 4.4 K）略大于体相值 D = 3.97 K。未观察到 D 随 Co 浓度或生长工艺的显著变化。对每个样品，SIA 拟合还给出了对应于磁化技术饱和值的有效浓度（x）。将 x 的浓度依赖性与基于团簇模型的预测比较，显示出与生长方法无关的反铁磁自旋团簇增强。这归因于纳米颗粒中钴离子的钳制非随机分布。采用局域浓度（xL）方法量化了观测到的偏离随机性。假设为 ZnO 核/ Zn1-xCoxO 壳纳米颗粒，由比值 xL/x 确定了壳层厚度。
引用
@article{arxiv.2205.06213,
title = {Magnetization of Zn1-xCoxO nanoparticles: single-ion anisotropy and spin clustering},
author = {X. Gratens and B. de Abreu Silva and M. I. B. Bernardi and H. B. de Carvalho and A. Franco and V. A. Chitta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.06213},
year = {2022}
}