Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2004)
Magnetic properties of (Co, Ni, Mn)<sub>3</sub>O<sub>4</sub> spinels
Abstract
Magnetic properties of new materials, based on the general formula CoxNiyMnzO4 (x+y+z= 3), have been investigated as a function of magnetic field and temperature. The behavior observed in the paramagnetic regime (220 K ≤ T ≤ 400 K) shows a direct correlation with the nominal cation concentration. The paramagnetic-ferrimagnetic transition which takes place at T = Tc depends on the overall composition, going from Tc = 120 K (for Co0.2NiMn1.8O4) up to Tc = 210 K (for Co1.2Ni0.3Mn1.5O4). A second transition is observed at lower temperatures, corresponding to a second ordered magnetic sublattice. This second transition takes place at about 60 K (for Co0.6NiMn1.4O4), increasing with the cobalt content up to about 160 K. Under an external magnetic field, both transitions merge into a single one, with a characteristic temperature Tmax, which rapidly decreases with increasing field. Magnetization loops M(H) obtained at 5 K show a typical behavior of soft magnetic materials, with low coercive fields. Low conductivity values were observed at room‑temperature, increasing by a factor of 200-1000 at high temperatures (400 C), which make these compounds to be very interesting materials for potential applications as NTCR thermistors.Se han investigado las propiedades magnéticas de materiales de fórmula CoxNiyMnzO4 (x+y+z+ = 3), en función del campo magnético aplicado y de la temperatura. El comportamiento observado en el régimen paramagnético (220 K ≤ T ≤ 400 K) está en relación directa con la concentración catiónica nominal. Se observa una transición paramagnética-ferrimagnética a T = Tc, cuyo valor depende de la composición global del compuesto, variando entre Tc = 120 K (Co0.2NiMn1.8O4) y Tc = 210 K (Co1.2Ni0.3Mn1.5O4). Se ha observado una segunda transición a una temperatura inferior, relacionada con una segunda subred magnéticamente ordenada. Esta segunda transición ocurre a T = 60 K (Co0.6NiMn1.4O4), aumentando progresivamente con la concentración del cobalto hasta alcanzar aproximadamente 160 K. En presencia de un campo magnético externo, ambas transiciones se confunden en una sola, cuya temperatura característica Tmax decrece rápidamente en función de campos magnéticos crecientes. Se realizaron ciclos de magnetización M(H) a T = 5 K, obteniéndose ciclos típicos de materiales magnéticos blandos, con campos coercitivos pequeños. Con el objeto de estudiar posibles aplicaciones de estos materiales como termistores NTCR, se realizaron igualmente medidas eléctricas por sobre la temperatura ambiente : los valores de conductividad aumentan de un factor 200-1000 entre la temperatura ambiente y 400 C.
