Структура та оптичні властивості нікель-кобальтових феритів, отриманих методом золь-гель за участі автогоріння

Abstract

В даній роботі порошки нікель-кобальтових феритів було синтезовано методом золь-гель за участі автогоріння. Після проходження процесу автогоріння отримано тільки одну фазу, що відповідає кубічній структурі шпінелі просторової групи Fd3m. Виявлено, що середній розмір областей когерентного розсіювання отриманих порошків не перевищує 62 нм. Встановлено залежності параметра ґратки, Х-променевої густини та площі питомої поверхні порошків феритів від вмісту нікелю. Показано, що під час заміщення катіонів кобальту на катіони нікелю, останні займають тільки В позиції, витісняючи при цьому частину Fe3+ в А позиції. Вивчено оптичні властивості отриманих порошків в залежності від ступеня заміщення катіонів кобальту катіонами нікелю. Внаслідок аналізу спектрів поглинання виявлено, що для всіх досліджуваних порошків притаманний прямий дозволений перехід електронів із валентної зони в зону провідності. Показано, що оптична ширина забороненої зони збільшується з ростом концентрації катіонів нікелю в складі феритів.

В данной работе порошки никель-кобальтовых ферритов были синтезированы методом золь-гель с участием автогорения. После прохождения процесса автогорения получено только одну фазу, которая соответствует кубической структуре шпинели пространственной группы Fd3m. Обнаружено, что средний размер областей когерентного рассеяния полученных порошков не превышает 62 нм. Установлены зависимости параметра решетки, Х-лучевой плотности и площади удельной поверхности порошков ферритов от содержания никеля. Показано, что при замещении катионов кобальта на катионы никеля, последние занимают только В позиции, вытесняя при этом часть Fe3 + в А позиции. Изучены оптические свойства полученных порошков в зависимости от степени замещения катионов кобальта катионами никеля. Вследствие анализа спектров поглощения обнаружено, что для всех исследуемых порошков присутствует прямой разрешенный переход электронов с валентной зоны в зону проводимости. Показано, что оптическая ширина запрещенной зоны увеличивается с ростом концентрации катионов никеля в составе ферритов.

In this work ferrite nickel-cobalt powders were synthesised using sol-gel technology with participation of auto-combustion. After completing the auto-combustion process, only one phase which corresponds to the cubic structure of spinel space group Fd3m was obtained. It was found that the average size of coherent scattering regions does not exceed 62 nm. The dependences of the lattice parameter, X-ray density and specific surface area of the ferrite powders on the nickel content were found. It was shown that at substitution of cobalt cations by nickel cations, the latter occupy only B positions, thus displacing a part of Fe3 + into A positions. The optical properties of the powders depending on the degree of substitution of cobalt cations by nickel cations are studied. As a result of analysis of the absorption spectra it is revealed that the allowed direct transition of electrons from the valence band to the conduction band is inherent for all investigated powders. It was shown that the optical band gap increases with increasing concentration of nickel cations in the composition of ferrites.