Ho3+–Mn2+–Fe3+–O2−铁磁纳米颗粒的自燃高温合成与增强的超交换相互作用

本研究聚焦于稀土 Ho(3+) 离子取代 Fe(3+) 的效应及其对 MnFe2O4 铁氧体性能的影响。合成了化学式为 MnHoxFe2-xO4 的 Ho(3+) 取代 MnFe2O4 铁氧体样品，其中 Ho(3+) 的取代浓度分别为 0.0、0.05、0.1 和 0.15。采用各元素的硝酸盐通过自燃溶胶-凝胶法合成了样品。利用粉末 X 射线衍射、透射电子显微镜、红外光谱、振动样品磁强计 (VSM) 和电学测量对这些铁氧体纳米颗粒的结构、磁学和电学性质进行了表征。通过 XRD 分析估算了阳离子在四面体位置（A位）和八面体位置（B位）之间的分布。结果发现，Ho(3+) 离子的取代对磁学和电学性质产生了有利影响。在 77 和 300 K 下进行了磁学测量。随着 Ho(3+) 取代量的增加，饱和磁化强度和矫顽力分别从 54.57 增加到 71.6 emu g(-1) 以及从 172 增加到 766 Oe。磁学性质的变化可以通过 A-O-B (FeA(3+)-O(2-)-HoB(3+)) 超交换相互作用和各向异性常数的增加来解释。电学性质表明，与任何掺杂 Ho(3+) 的样品相比，纯样品均具有更低的电阻率。利用导电机制对电学测量结果进行了解释。当前研究所获得的具有增强的饱和磁化强度、矫顽力和剩磁比的样品结果表明，Ho(3+) 掺杂的 MnFe2O4 纳米颗粒可作为高密度记录介质应用的有前景的候选材料。