Analysis of magnetic after-effects in gallium ferrites

F. Walz, V.A.M. Brabers

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Abstract

The magnetic after-effect (MAE) spectra of vacancy-doped gallium ferrites, Fe3—c—¿GaxO4, of compositions 0.05 = x = 1.0 and ¿ ˜ 5 × 10—3, extending over the temperature range 4.4 K <T <460 K, are numerically evaluated. Of the low-temperature electronic processes, tunnelling is supressed for all Ga3+ contents and hopping evaluable only for the lowest-doped sample (x = 0.05), yielding characteristically modified process parameters as compared to perfect magnetite. Of the higher-temperature ionic processes, a strongly developed peak III is found to be shifted by about 20 K to lower temperatures (˜280 K) due to a Ga-induced preponderance of its lower-activated sub-component III1 over III2. The high-temperature satellite II (˜400 K), revealing linear amplitude dependence on the induced Ga content, is shown to act as discriminator concerning the substitutions of Ga3+ ions on either tetrahedral (A) — or octahedral (B) — spinel sites. All relaxations observed are discussed in terms of realistic models. Die an Leerstellen-dotiertem Gallium-Ferrit, Fe3—c—¿GaxO4 (0,05 = x = 1,0; ¿ ˜ 5 × 10—3), im Temperaturbereich 4,4 K <T <460 K gewonnenen Nachwirkungsspektren werden numerisch ausgewertet. Unter den elektronischen Tieftemperatur-Prozessen ist das Tunneln für sämtliche Ga-Konzentrationen unterdrückt und das Hüpfen nur für die niedrigste Ga-Konzentration (x = 0,05) auswertbar, wobei sich gegenüber perfektem Magnetit deutlich geänderte Prozessparameter ergeben. Unter den ionischen Hochtemperatur-Prozessen erscheint ein stark ausgeprägter Prozess III — infolge einer Ga-induzierten Bevorzugung seiner Tieftemperaturkomponente III1 gegenüber III2 — um etwa 20 K nach tieferen Temperaturen (˜280 K) verschoben. Der Hochtemperatur-Satellit II (˜400 K), dessen Amplitude linear mit zunehmenden Ga-Gehalt anwächst, erweist sich als Diskriminator hinsichtlich der Frage auf welcher Art Gitterplätzen — Tetraeder (A) — oder Oktaeder (B) — Lagen — die Ga3+ Ionen eingebaut werden. Alle auftretenden Nachwirkungsprozesse werden in Rahmen realistischer Modelle diskutiert.
Original languageEnglish
Pages (from-to)281-295
Number of pages15
JournalPhysica Status Solidi A : Applied Research
Volume168
Issue number1
DOIs
Publication statusPublished - 1998

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