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LiFe0.9Mn0.1PO4물질의 결정구조 및 뫼스바우어 분광 연구

한국자기학회지, Volume 22, Number 1, 29 Feb 2012, Pages 15-18
권우준 (국민대학교 물리학과), 이인규 (국민대학교 물리학과), 이찬혁 (국민대학교 물리학과), 김삼진 (국민대학교 물리학과), 김철성 * (국민대학교 물리학과)
Abstract

Olivine 구조인 LiFe0.9Mn0.1PO4 분말 시료를 직접합성법(solid state method) 으로 제조하였으며, 결정학적 및 자기적 특성을 x-선 회절(x-ray diffractometer), 초전도 양자 간섭계(superconducting quantum interference devices) 및 뫼스바우어 분광(Mössbauer spectroscopy) 실험을 이용하여 연구하였다. LiFe0.9Mn0.1PO4 시료의 결정구조는 공간그룹이 Pnma인 orthorhombic 구조임을 Rietveld 정련법으로 분석하였다. LiFe0.9Mn0.1PO4 시료의 닐온도 (Néel temperature; TN)는 50 K으로 나타내었고 닐온도에
서 자기 상전이가 일어나는 것을 초전도 양자 간섭계 실험을 통하여 확인하였다. Fe(Mn)-O 이온간 거리를 분석하여 FeO6(MnO6) 팔면체 구조가 비대칭임을 확인하였고 그 구조로 인하여 강한 결정장에 영향을 받으며, 닐온도 이상에서 자기 2중극자 상호작용은 사라지고, 강한 결정장에 의한 전기 4중극자 작용만이 존재하여 두 개의 흡수선이 나타나는 것을 뫼스바우어 분광 실험을 통하여 분석하였다.

The olivine structured LiFe0.9Mn0.1PO4 material was prepared by solid state method, and was analyzed by x-ray diffractometer (XRD), superconducting quantum interference devices (SQUID) and Mössbauer spectroscopy. The crystal structure of LiFe0.9Mn0.1PO4 was determined to be orthorhombic (space group: Pnma) by Rietveld refinement method. The value of Néel temperature (TN) for LiFe0.9Mn0.1PO4 was determined 50 K. The temperature dependence of the magnetization curves showed magnetic phase transition from paramagnetic to antiferromagnetic at TN by SQUID measurement. Mössbauer spectra of
LiFe0.9Mn0.1PO4 showed 2 absorption lines at temperatures above TN and showed asymmetric 8 absorption lines at temperatures below TN. These spectra occurred due to the magnetic dipole and electric quardrupole interaction caused by strong crystalline field at asymmetric FeO6 octahedral sites.

 

Keywords: LiFe0.9Mn0.1PO4; 비대칭 팔면체 구조; 강한 결정장; 뫼스바우어 연구; LiFe0.9Mn0.1PO4; asymmetry octahedral sites; strong crystalline field; Mössbauer spectroscopy
DOI: http://dx.doi.org/10.4283/JKMS.2012.22.1.015