Magnetism in transition metal oxides

Abstract

The CoFe2O4 nanocrystals are highly attractive due to their magnetic properties - large coercivity (up to 2 T at low temperatures) with moderate saturation magnetization (80 A.m2.kg-1), remarkable chemical stability and mechanical hardness. Upon RE doping, a significant change of the properties is expected. This thesis is focused on investigation of Co1-LaxFe2O4, x = 0.05 - 0.5 and CoLaxFe2-x O4 x = 0.05 - 0.2 nanoparticles prepared by sol-gel and microemulsion method, respectively, with varying particle size according to the final heat treatment. In the former case, the particles were embedded in amorphous SiO2 matrix, while in the latter case, the samples were matrix-free. The samples were characterized using X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy. Measurements of the temperature dependence of the ZFC-FC magnetization revealed that the blocking temperature is above the room temperature. The values of coercivity and saturation magnetization strongly depend on particles size determined by method of preparation. The higher coercivity values of about 2 T at 10 K show the samples prepared by the sol-gel method. The obtained results are discussed in the context of preparation method, particle size and level of La doping.

Nanokrystaly CoFe2O4 jsou velice atraktivní materiály především díky svým magnetickým vlastnostem - vysoké koercivitě (dosahujíci 2 T v nízkých teplotách), přiměřené saturované magnetizaci (80 A.m2.kg-1), značné chemické stabilitě a mechanické pevnosti. Dopováním těchto materialů pomocí prvků vzácných zemin se dá očekávat významná změna těchto vlastností. Tato práce je zaměřena na zkoumání vzorků nanočástic Co1-xLaxFe2O4, x = 0.05 - 0.5 and CoLaxFe2-x O4 x = 0.05 - 0.2. Vzorky byly připraveny metodou sol-gel a mikroemulzní metodou, s různou velikostí částic závisející na teplotě žíhání. Nanočástice připravené metodou sol-gel byly zapouzdřeny v SiO2 matrici, zatímco nanočástice připravené mikroemulzní metodou byly bez matrice. Charakterizace vzorků byla provedena pomocí rentgenové difrakce a Mössbauerovy spektroskopie. Z měření teplotních závislostí magnetizace známé jako ZFC-FC měření bylo zjištěno, že teplota blokace je nad pokojovou teplotu. Koercivita a saturovaná magnetizace je ovlivněna velikostí částic, která je určena metodou přípravy. Vysokou koercivitu kolem 2 T při 10 K vykazují vzorky připravené metodou sol-gel. Dosažené výsledky jsou diskutovány vzhledem k metodě přípravy, velikostí částic a stupni La dopování.