Ferrimagnetismus der Mischkristalle von Mn4N mit Chrom, Eisen und Nickel

Abstract

Abstract Es wurden ferrimagnetische Mischkristalle von Mn4N mit Chrom, Eisen und Nickel von der allgemeinen Formel Mn4‐xMexN1‐x/4□x/4 hergestellt. Die Gitterkonstanten, die Curiepunkte und die magnetischen Momente wurden bestimmt. Chrom wird unter Bindung an Stickstoff in den Flächenmitten des Mn4N‐Elementarkörpers eingebaut. Die Gitterkonstanten fallen, die Curiepunkte steigen etwas, die magnetischen Momente fallen. Nickel wird ohne Bindung an Stickstoff in der Punktlage 000 eingebaut. Die Gitterkonstanten steigen an, die Curiepunkte fallen stark, die magnetischen Momente zeigen einen starken Abfall auf 0 bei x ≈ 0,2 und bei weiterem Nickeleinbau wieder einen starken Anstieg. Die Atommomente des Nickels koppeln ferromagnetisch; das resultierende Moment steht zu dem magnetischen Moment der Manganatome in 000 antiparallel. Eisen wird statistisch auf allen Punktlagen eingebaut, die Gitterkonstanten fallen stark, die Curiepunkte fallen schwach, die magnetischen Momente steigen zunächst und durchlaufen bei etwa x = 0,3 ein flaches Maximum. Bei geringer Konzentration der Eisenatome im Mischkristall ist eine ferromagnetische Kopplung der Momente der Eisenatome und der Manganatome in 000 anzunehmen. Bei höheren Konzentrationen koppeln die Eisenatome antiferromagnetisch miteinander. Es wird eine Übersicht über die von uns untersuchten Mischkristalle des Mn4N mit Cr, Mn, Fe, Ni, Cu und Zn gegeben. Kristallchemisch ist der Einbau des Fremdmetalles von der Größe der Atome und von der Affinität des Metalles zu Stickstoff bestimmt. Der Verlauf der magnetischen Momente ist sehr verschiedenartig, ist aber unter Berücksichtigung der Elektronenkonfiguration der Übergangsmetallatome als nicht kompensierter Antiferromagnetismus (Ferrimagnetismus) zu erklären. Diejenigen Mischkristalle, die in ihrer Gitterkonstante weitgehend übereinstimmen, zeigen die von der Weißschen Theorie des Kristallfeldes geforderte lineare Abhängigkeit der Curietemperatur von dem Quadrat des mittleren Atommomentes.