利用直流磁化、交流磁化率与中子衍射实验探测 Co$_{2.75}$Fe$_{0.25}$O$_{4+\delta}$ 尖晶石氧化物的低温非平衡磁态

我们利用同步辐射 X 射线衍射（SXRD）、直流磁化、交流磁化率、中子衍射与中子退极化技术的实验结果，研究了 Co$_{2.75}$Fe$_{0.25}$O$_4$ 铁氧体的低温晶格结构与磁性质。样品由 Fe 与 Co 硝酸盐溶液在高碱性介质中化学共沉淀，随后将沉淀物在 200–900 $^\circ$C 温度范围内热退火制备。室温下 SXRD 图谱的 Rietveld 精修表明，在 200–600 $^\circ$C 退火的样品呈两相立方尖晶石结构。在 700 $^\circ$C 与 900 $^\circ$C（CF90）退火的样品以单相晶格结构拟合最佳。5–300 K 温度范围内中子衍射图谱的精修确认了 600 $^\circ$C 退火样品含反铁磁（AFM）Co$_3$O$_4$ 与亚铁磁（FIM）Co$_{2.75}$Fe$_{0.25}$O$_4$ 相，而 CF90 样品为单相 FIM 的 Co$_{2.75}$Fe$_{0.25}$O$_4$。磁测量显示出由高温 FIM 相与低温 AFM 相构成的非平衡磁结构。磁相对磁场敏感，其中高温相在较高磁场下被抑制，同时低温 AFM 相增强，且与样品退火温度无关。