On the effects of partial substitution of Fe by Ga in SrFe₁₂O₁₉

Summary

The saturation magnetizationσ and the Mössbauer γ-absorption for Ga substituted ferrites having composition SrFe_12−x Ga _x O₁₉ have been measured. The obtained data allowed us to choose between different hypotheses about the order of substitution of Fe³⁺ ions by Ga³⁺ ions in various iron sublattices. By applying a model of calculation which takes into account the influence of the substitution on the superexchange interactions between the nonsubstituted Fe³⁺ ions we have deduced a theoretical curve ofσ vs. x in agreement with the measuredσ values. A discrepancy between the experimental values ofσ and those deduced from our data on the hyperfine magnetic fields at the iron nuclei suggested the hypothesis of the existence of angles between the orientation of the Fe³⁺ magnetic moments. The Mössbauer spectra have also shown that in the Ga substituted strontium ferrites, the Fe³⁺ ions in 12K sublattice do not have the same magnetic moment. We given an interpretation of this fact.

Riassunto

Sono stati misurati i momenti magnetici specifici (σ) e gli spettri Mössbauer di ferriti esagonali sostituite con gallio di composizione SrFe_12−x Ga _x O₁₉. I dati ottenuti hanno consentito di convalidare l’ipotesi più valida sull’ordine di sostituzione degli ioni Fe³⁺ con ioni Ga³⁺ nei vari sottoreticoli della struttura cristallina. Applicando quindi un procedimento di calcolo che tiene conto dell’influenza della sostituzione sulle azioni di superscambio tra gli ioni ferrici non sostituiti si è dedotto un andamentoσ-x concorde con quello sperimentale. Dal confronto fra i valori sperimentali diσ e quelli valutati sulla base dei campi magnetici iperfini da noi misurati è emersa come molto probabile l’esistenza di angoli fra le direzioni dei momenti magnetici degli ioni ferrici delle varie posizioni cristallografiche e l’asse di simmetria esagonale. Gli spettri Mössbauer hanno inoltre messo in evidenza che gli ioni Fe³⁺ delle posizioni 12K non hanno tutti gli stessi momenti magnetici atomici. Di questo fatto viene fornita un’interpretazione.

Реэюме

Были иэмерены намагничивание насышения ? и ?-поглошение Мёссбаузра для G-а эамешенных ферритов, имеюших состав SrFe_12−x Ga _x O₁₉. Получен-ные данные поэволяют нам сделать выбор между раэличными гипотеэами относи-тельно порядка эамешения иона Fe³⁺ ионами Ga³⁺ в раэличных подрещетках желеэа. Применяя модель вычисления, которая учитывает влияние эамешения на сверхоб-менные вэаимодействия между неэамешенными ионами Fe³⁺, мы вывели теорети-ческую кривую ? в эависимости от x, в согласии с иэмеренными величинами ?. Расхождение между зкспериментальными величинами ? и величинами, выведенными иэ нащих данных по сверхтонким магнитным полям в ядрах желеэа, подтверждает гипотеэу сушествования углов между ориентациями магнитных моментов Fe³⁺. Спектр Мёссбаузра также покаэал, что в эамешенных Gа ферритах стронция, ионы Fe³⁺ в 12K подрещетке не обладают тем же магнитным моментом. Мы проводим интерпретацию зтого факта.