Vacancy Effect on the Transition Temperature of Magnetite

The specific heat of magnetite (Fe3O4) is measured from 5 to 130 K for two single crystals and near the Verwey transition temperature Tv (110 K ≤ T ≦ 130 K) for various polycrystalline samples. The data are compared to the large number of previous measurements. It is observed that the presence of vacancies in undoped Fe3O4 plays a dominant role in lowering and broadening Tv and diminishing ΔH. One of the single crystals has an entropy change of 6.24 J/K mol at Tv = 123.6 K (ΔH = 770 J/mol), which ie among the highest values observed up to date. It is concluded furthermore that in pure magnetite there exists only one anomaly in the low temperature specific heat Cp (1.5 K ≦ T ≦ 300 K) : the Verwey transition at Tv = 124 K, which is displayed by a single peak in Cp. This result is in contrast to numerous earlier measurements. Die spezifische Warme von Magnetit (Fe3O4) wird von 5 bis 130 K für zwei Einkristalle und für verschiedene polykristalline Proben in der Umgebung der Verwey-Umwandlungstemperatur Tv (110 K ≦ T ≦ 130 K) gemessen. Die Ergebnisse werden mit einer grosen Zahl friiherer Messungen verglichen. Es ergibt sich, daS Leerstellen in undotiertem Fe3O4 eine wesentliche Rolle für die Erniedrigung und Verbreiterung von Tv sowie bei der Erniedrigung von ΔH spielen. Einer der Einkristalle weist eine Entropieänderung von 6.24J/K Mol bei Tv=123,6K auf (ΔH = 770J/K Mol). Dieser Wert entspricht dem hochsten bisher beobachteten. Ferner ergibt sich, daß in reinem Magnetit in der spezifischen Wärme bei tiefen Temperaturen (1,5 ≦ T ≦ 300 K) nur eine Anomalie auftritt : Die Verweyamwandlung bei Tv ≈︁ 124 K, die sich in einern Maximum in Cp äußert. Dieses Resultat steht irn Gegensatz zu zahlreichen früheren Messungen.