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

Нанопорошок 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.