Mn2-xCo2xNi1-xO4薄膜中阳离子分布，电，磁性能及其相关性的研究

在Mn2-xCo2xNi1-xO4（x = 0.2、0.4、0.5、0.6和0.8）系列尖晶石薄膜上进行X射线光电子能谱测定，以确定它们的阳离子分布。 结果表明，Ni和Co离子均呈现双价态，而Mn离子则呈现并存多价态。 通过结合阳离子分布结果和电学测量数据获得每个样品的跳跃频率nu（0）。 对Neel温度在场冷却和零场冷却磁化曲线之间的差异进行分析后发现，八面体位点离子之间的铁磁耦合首先导致TC处的自发磁化，然后第二次自发磁化是由四面体和八面体位点之间的反铁磁耦合引起的。在较低的温度TN下。 讨论了跳变电导率与磁转变温度之间的关系。 我们建议八面体位置之间的铁磁耦合强度取决于Nc（1-c）nu（0）的乘积项，该乘积项决定了系统的铁磁转变温度（TC）。 我们的结果为了解小极化子跳跃半导体中的磁性相互作用的起源提供了一条途径。 【Mn2-xCo2xNi1-xO4薄膜研究】 这篇研究论文探讨了Mn2-xCo2xNi1-xO4尖晶石薄膜的阳离子分布、电学和磁学性质以及它们之间的相互关系。研究者通过X射线光电子能谱(XPS)分析，揭示了在不同x值（0.2、0.4、0.5、0.6和0.8）下的阳离子分布情况。实验结果显示，Ni和Co离子在所有样品中均呈现二价状态，而Mn离子则同时存在多种价态。这种复杂的价态分布对于材料的电导率和磁性具有重要影响。 电学测量显示，每个样品的跳跃频率ν(0)可以通过阳离子分布的结果来计算。在磁性研究中，Neel温度在场冷却和零场冷却磁化曲线的差异揭示了两种不同的磁化机制。首次自发磁化是由于八面体位点上的铁磁耦合，这导致了磁居里温度(TC)的出现。随后，四面体和八面体位点间的反铁磁耦合引发了第二次自发磁化，发生在较低的温度TN下。 研究中还讨论了电导率跃变与磁转变温度之间的联系。作者提出，八面体位置的铁磁耦合强度可能与Nc(1-c)ν(0)的乘积项有关，这一项决定了系统的磁居里转变温度(TC)。这为理解和解释小极化子跳跃半导体中磁性相互作用的起源提供了新的见解。 参考文献中提及了其他相关研究，如Mn2.5M0.5O4 (M=Co, Ni, Mn, Cr, and Mg)薄膜的磁居里温度和阳离子间的交换耦合，Mn1.56Co0.96Ni0.48O4薄膜中磁性转变的电阻率变化，以及Cr、Mn、Co、Ni、Cu掺杂的多晶BiFeO3薄膜的铁电、电学和磁性性质，以及IV-VI化合物GeTe基稀磁半导体的磁性特性等，这些都进一步丰富了对磁性材料特性的理解。 这项研究不仅深入探讨了Mn2-xCo2xNi1-xO4薄膜的微观结构与性能之间的关系，还为设计和优化这类材料的磁性和电学性能提供了理论基础。通过这种跨学科的研究方法，科学家能够更全面地了解材料的复杂行为，为未来新型磁性半导体材料的应用开发奠定了基础。