페로브스카이트 산화물 LaMnO3는 닐 온도가 약 150 K 인 반강자성(anti-ferromagnetic) 물질이다. 기존 연구에 따르면 망간 이온이 물질 내에서 Mn3+ 상태로 존재하며 반강자성을 띠게 된다. 하지만 자연상태에는 망간 이온이 Mn4+로 존재하려는 성질로 인해 산소를 더 끌어 당기게 되어 LaMnO3+δ의 상태가 되며 Mn(Ⅲ)과 Mn(Ⅳ)들간의 이중상호작용에 의해 ...
페로브스카이트 산화물 LaMnO3는 닐 온도가 약 150 K 인 반강자성(anti-ferromagnetic) 물질이다. 기존 연구에 따르면 망간 이온이 물질 내에서 Mn3+ 상태로 존재하며 반강자성을 띠게 된다. 하지만 자연상태에는 망간 이온이 Mn4+로 존재하려는 성질로 인해 산소를 더 끌어 당기게 되어 LaMnO3+δ의 상태가 되며 Mn(Ⅲ)과 Mn(Ⅳ)들간의 이중상호작용에 의해 강자성 물질이 된다는 사실이 많은 연구를 통해 보고되었다. 또한 앞선 연구결과에 의하면 시료 합성 시 산소 환경하에서 200 bar 이상의 압력을 가해줄 경우 스핀 글라스 성질이 나타난다고 보고되고 있다. 본 논문은 이러한 LaMnO3+δ의 다양한 자기적 성질에 대한 연구로서 체계적인 연구를 위해 solid state reaction 방식으로 LaMnO3+δ 및 LaMn0.92O3+δ 두 시료를 직접 제작하였다. X-선 회절 분광법(X-ray Diffraction Spectroscopy: XRD), 전자 스핀 공명(Electron Spin Resonance: ESR)을 이용하여 구조 및 기초 물성을 측정하였고, 초전도 양자 간섭 소자(Superconducting Quantum Interference Device: SQUID)를 이용하여 강자성, 초상자성, 스핀 글라스 특성에 대한 연구를 수행하였다. 연구 결과 공기 중에서 충분한 시간을 합성한 LaMnO3+δ 시료의 경우 예상대로 Tc ≈ 150 K 인 전형적인 강자성체인 반면 합성단계에서 의도적으로 망간을 8% 부족하게 하여 제작한 LaMn0.92O3+δ 시료에서는 스핀 글라스, 초상자성 현상 및 방해온도 분포에 따른 자기 메모리효과(memory effect) 등이 관측되었다. 이는 시료 합성 단계에서 망간을 부족하게 했을 때 망간 사이의 long range 형태의 강자성 상호작용 연결고리가 끊어져 자기 클러스터가 형성되기 때문인 것으로 이해된다.
페로브스카이트 산화물 LaMnO3는 닐 온도가 약 150 K 인 반강자성(anti-ferromagnetic) 물질이다. 기존 연구에 따르면 망간 이온이 물질 내에서 Mn3+ 상태로 존재하며 반강자성을 띠게 된다. 하지만 자연상태에는 망간 이온이 Mn4+로 존재하려는 성질로 인해 산소를 더 끌어 당기게 되어 LaMnO3+δ의 상태가 되며 Mn(Ⅲ)과 Mn(Ⅳ)들간의 이중상호작용에 의해 강자성 물질이 된다는 사실이 많은 연구를 통해 보고되었다. 또한 앞선 연구결과에 의하면 시료 합성 시 산소 환경하에서 200 bar 이상의 압력을 가해줄 경우 스핀 글라스 성질이 나타난다고 보고되고 있다. 본 논문은 이러한 LaMnO3+δ의 다양한 자기적 성질에 대한 연구로서 체계적인 연구를 위해 solid state reaction 방식으로 LaMnO3+δ 및 LaMn0.92O3+δ 두 시료를 직접 제작하였다. X-선 회절 분광법(X-ray Diffraction Spectroscopy: XRD), 전자 스핀 공명(Electron Spin Resonance: ESR)을 이용하여 구조 및 기초 물성을 측정하였고, 초전도 양자 간섭 소자(Superconducting Quantum Interference Device: SQUID)를 이용하여 강자성, 초상자성, 스핀 글라스 특성에 대한 연구를 수행하였다. 연구 결과 공기 중에서 충분한 시간을 합성한 LaMnO3+δ 시료의 경우 예상대로 Tc ≈ 150 K 인 전형적인 강자성체인 반면 합성단계에서 의도적으로 망간을 8% 부족하게 하여 제작한 LaMn0.92O3+δ 시료에서는 스핀 글라스, 초상자성 현상 및 방해온도 분포에 따른 자기 메모리효과(memory effect) 등이 관측되었다. 이는 시료 합성 단계에서 망간을 부족하게 했을 때 망간 사이의 long range 형태의 강자성 상호작용 연결고리가 끊어져 자기 클러스터가 형성되기 때문인 것으로 이해된다.
The perovskite oxide LaMnO3 consisting only of a trivalent Mn ion is known as an anti-ferromagnetic material with a Néel temperature TN around 150 K. However, under normal conditions, we could obtain only non-stoichiometric LaMnO3+δ compounds with excess oxygen due to the tendency of Mn to be p...
The perovskite oxide LaMnO3 consisting only of a trivalent Mn ion is known as an anti-ferromagnetic material with a Néel temperature TN around 150 K. However, under normal conditions, we could obtain only non-stoichiometric LaMnO3+δ compounds with excess oxygen due to the tendency of Mn to be present as a tetravalent ion. This non-stoichiometric LaMnO3+δ compound can be ferromagnetic due to the double exchange mechanism between Mn(III) and Mn(IV) mediated by the linking oxygen. It has been also reported that spin glass behavior is observed when the sample is annealed under an oxygen pressure of 200 bar. In this study, two kinds of polycrystalline samples, such as LaMnO3+δ and LaMn0.92O3+δ, were prepared by the solid state reaction method. Structural and magnetic properties of the samples have been studied by using XRD(X-ray Diffraction Spectroscopy), ESR(Electron Spin Resonance) and SQUID(Superconducting Quantum Interference Device). As expected, the ferromagnetic behavior is observed with Tc ≈ 150 K in LaMnO3+δ samples which have been annealed for sufficiently long time. On the other hand, the spin glass and/or superparamagnetic behavior and memory effect are observed in LaMn0.92O3+δ samples with 8% deficiency of Mn ions. It implies that for the compound with less Mn ions, there exist vacancies of Mn sites in the structure, and hence the long range interaction would be broken.
The perovskite oxide LaMnO3 consisting only of a trivalent Mn ion is known as an anti-ferromagnetic material with a Néel temperature TN around 150 K. However, under normal conditions, we could obtain only non-stoichiometric LaMnO3+δ compounds with excess oxygen due to the tendency of Mn to be present as a tetravalent ion. This non-stoichiometric LaMnO3+δ compound can be ferromagnetic due to the double exchange mechanism between Mn(III) and Mn(IV) mediated by the linking oxygen. It has been also reported that spin glass behavior is observed when the sample is annealed under an oxygen pressure of 200 bar. In this study, two kinds of polycrystalline samples, such as LaMnO3+δ and LaMn0.92O3+δ, were prepared by the solid state reaction method. Structural and magnetic properties of the samples have been studied by using XRD(X-ray Diffraction Spectroscopy), ESR(Electron Spin Resonance) and SQUID(Superconducting Quantum Interference Device). As expected, the ferromagnetic behavior is observed with Tc ≈ 150 K in LaMnO3+δ samples which have been annealed for sufficiently long time. On the other hand, the spin glass and/or superparamagnetic behavior and memory effect are observed in LaMn0.92O3+δ samples with 8% deficiency of Mn ions. It implies that for the compound with less Mn ions, there exist vacancies of Mn sites in the structure, and hence the long range interaction would be broken.
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