Магнитные свойства и структура нанопорошков TiO2-Mn (0.73%): влияние облучения электронами и вакуумного отжига

М.А. Уймин ORCID logo , А.С. Минин ORCID logo , А.Е. Ермаков, А.В. Королев, М.Е. Балезин, С.Ю. Соковнин ORCID logo , А.С. Конев ORCID logo , С.Ф. Конев, Л.С. Молочников ORCID logo , В.С. Гавико, А.М. Демин ORCID logo показать трудоустройства и электронную почту
Получена 01 октября 2018; Принята 22 октября 2018;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: М.А. Уймин, А.С. Минин, А.Е. Ермаков, А.В. Королев, М.Е. Балезин, С.Ю. Соковнин, А.С. Конев, С.Ф. Конев, Л.С. Молочников, В.С. Гавико, А.М. Демин. Магнитные свойства и структура нанопорошков TiO2-Mn (0.73%): влияние облучения электронами и вакуумного отжига. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.91-96
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-91-96
Возникновение кислородных вакансий в TiO2-Mn приводит к небольшому ферромагнитному вкладу в намагниченностьНанопорошок TiO2 -0.72% Mn был получены золь-гельным методом из изопропилоксида титана и хлорида марганца. После приготовления и отмывки ксерогель кальцинировался при 300°С. Размер частиц составил около 4 нм по данным BET. По данным XRD наночастицы имеют структуру анатаза. Были проведены термообработки в вакууме при 500°C. Изучены магнитные свойства в температурном интервале 2-850 К. В работе обсуждается влияние облучения электронами и вакуумного отжига на ЭПР спектры и магнитные свойства порошка TiO2-Mn. Было установлено, что часть ионов марганца в кристаллической решетке анатаза взаимодействуют антиферромагнитным образом, в результате чего происходит снижение намагниченности по сравнению с расчётом для невзаимодействующих ионов. ЭПР спектр порошков TiO2-Mn характеризуется наличием широкого сигнала, который обусловлен обменно связанными ионами Mn2+. Эти ЭПР данные находятся в хорошем согласии с результатами магнитных измерений. Вакуумный отжиг приводит к образованию кислородных вакансий и одновременно к заметному росту ферромагнитного вклада в намагниченность особенно после предварительного облучения электронами. Мы предполагаем, что ферромагнитнгый вклад в намагниченность возникает либо из-за неполной компенсации антиферроммагнитно ориентированных моментов ионов марганца (образование скошенных спиновых структур) либо из-за положительных обменных взаимодействий ионов Mn друг с другом через дефекты (вакансии по кислородной подрешетке) в TiO2. Было показано при помощи высокотемпературных магнитных измерений, что температура магнитного упорядочения в образцах со спонтанным магнитным моментом превышает 600°С.