Cr³⁺掺杂对Mn₃O₄结构、形貌以及磁电性能的影响

摘要

为了探究Cr³⁺掺杂对Mn₃O₄体系磁电效应的影响，采用传统固相法成功制备了Mn₃O₄及Mn_1.8Cr_1.2O₄的单相多晶样品。X射线衍射及精修结果表明，掺杂前后存在晶体结构的改变，由四方晶系转变为立方晶系，其空间群由I41/amd变为■。场发射扫描电镜结果显示，掺杂前样品的晶粒呈紧密的镶嵌结构，掺杂后样品呈离散的五面体及八面体形貌，且尺寸约是掺杂前的1/8。磁性研究结果表明，掺杂前、后样品Yafet-Kittel型亚铁磁相变温度由43 K提高到60 K，这源自Cr³⁺掺杂使Mn³⁺(Cr³⁺)/Mn²⁺—O键长缩短，Mn³⁺(Cr³⁺)—O—Mn3+(Cr³⁺)键角增大，磁相互作用增强。此外，掺杂后矫顽力显著降低，这可根据离散的晶粒间作用力减小来理解。介电效应研究发现，掺杂前、后样品在磁相变点附近存在不随频率移动的介电异常峰，表明该体系存在与磁序相关的铁电极化，这源自体系的非线性磁结构。

关键词

固相法 / Cr³⁺掺杂 / 磁性测量 / 介电测量 / 磁电耦合