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Auto-Combustion 방법으로 합성한 Sr1−xCaxFe12O19(x = 0, 0.5)의 결정학적 및 자기적 특성

한국자기학회지, Volume 28, Number 4, 31 Aug 2018, Pages 139-144
윤성현 * (군산대학교 물리학과)
Abstract
Sr hexaferrite의 Ca2+ 첨가에 따른 결정학적 및 자기적 효과를 고찰하였다. Sr1−xCaxFe12O19(x = 0, 0.5) 시료는 citrate autocombustion 방법으로 합성하였으며 1200 oC에서 12시간 동안 공기 중 열처리하였다. 시료의 형태학적, 결정학적 측정 및 화학적 조성분석은 SEM, EDS와 XRD를 이용하였으며 뫼스바우어 분광법과 VSM을 이용하여 미시적 및 거시적 자기특성을 각각 측정하였다. 시료의 입자크기는 수 μm까지 넓은 분포 폭을 보였으며 M-type hexaferrite 결정구조의 단일상임을 확인하였다. 절반의 Sr이 작은 원자 반경의 Ca로 치환됨에 따라 포화자기화 MS와 보자력 HC가 각각 14 %, 22 % 감소하였으며 보자력의 감소는 유효 자기이방상수 K eff의 감소로 설명할 수 있었다. 이러한 변화는 XRD와 뫼스바우어 스펙트럼 분석에서 확인된 2b와 4f2 결정학적 자리의 변형에서 기인하는 것으로 설명할 수 있었다.

Crystallographic and magnetic effects of Ca2+ substitution in Sr hexaferrite were investigated in this study. Sr1−xCaxFe12O19(x = 0, 0.5) powders were prepared by citrate auto-combustion method and subsequently sintered at 1200 oC under the atmosphere for 12 h. Crystallographic and composition analysis were done by using SEM, EDS, and XRD. Microscopic and macroscopic magnetism were examined by Mössbauer spectroscopy and VSM, respectively. The particle sizes distributed widely up to several μm and the samples were confirmed to be single phase M-type hexaferrite. Both the saturation magnetization (MS) and the coercivity (HC) decreased 14 % and 22 %, respectively as half of Sr2+ ions were replaced by Ca2+. Meanwhile, the decrease of coercivity with the substitution of Ca2+ could be explained by the decrease of effective magnetic anisotropy constant (K eff). These aspects were related with the distortions of 2b and 4f2 crystallographic sites, which were also confirmed by XRD and Mössbauer spectroscopic characterizations.
 
Keywords: M-형 hexaferrite; 보자력; 자기이방성 상수; 뫼스바우어 분광학; rietveld 분석; M-type hexaferrite; coercivity; magnetic anisotropy constant; Mössbauer spectroscopy; rietveld analysis
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2018.28.4.139