Bariumferrit-Flächenanalyse mittels Rietveld-Methode

Bariumferrit hat im Arbeitsgebiet von Permanentmagneten und magnetischer Senkrechtaufzeichung aufgrund seiner starken uniaxialen Anisotropie und hohen Curie-Temperatur großes Interesse geweckt. Die magnetischen Eigenschaften, insbesondere die magnetische Anisotropie, können mit einem entsprechenden Dotierungselement, wie z.B. Al, kontrolliert werden. Die Rietveld-Methode ist eine der wenigen Methoden, inklusive Einkristall-Röntgen- oder Neutronenbeugung, EXAFS und Festkörper-NMR, bei der die Grundflächenanalyse in einer Kristallstruktur mit unterschiedlichen Positionen desselben Elements ausgeführt werden kann. Folgendes Beispiel erläutert die Grundflächenanalyse von Al und Fe mittels Rietveld-Methode.

Die Probe besteht aus Al-dotiertem Ferrit (BaAlxFe(1-x)O19) mit einer kleinen Menge Ba0.79Al10.9O17.14, BaAl2O4 und Al2O3. Abbildung 1 erläutert die präzisierten Rietveld-Ergebnisse.


Abbildung 1: Präzisierte Ergebnisse der Rietveld-Analysen

Wie in Abbildung 2 ersichtlich, besitzt Ferrit fünf Fe-Positionen die von Al ersetzt werden können. Die Ergebnisse der Grundflächenanalyse wurde während der Rietveld-Analyse zusätzlich präzisiert. Die jeweiligen Analysewerte können Tabelle 1 entnommen werden.


Abbildung 2: Al-dotierte Ferritstruktur (BaAlxFe(1-x)O19) und fünf Fe-Positionen
(Die Pfeile geben die jeweilige Drehrichtung des Spins an.)

Die präzisierten Al- und Fe-Grundflächen in Tabelle 1 deuten darauf hin, dass Fe von Al nicht wahllos in fünf verschiedenen Positionen ersetzt wird. In der Tat werden die Spin-up-Postionen bevorzugt, wodurch die nichtlineare Beziehung zwischen den magnetischen Eigenschaften des Materials und der Al-Dotierrate erklärt werden kann. Dies trägt zum Grundverständnis des Dotiermechanismus bei, wodurch letztlich die magnetischen Eigenschaften des Materials kontrolliert werden können.


Tabelle 1: Präzisierte Fe- und Al-Grundflächen