First-principles investigations of Zn (Cd) doping effects on the electronic structure and magnetic properties of CoFe2O4

Abstract

The electronic structures and magnetic properties of spinel Co1-x Zn (Cd)xFe2O4 (x = 0.0, 0.25, 0.5, 0.75, and 1.0) have been studied systematically by the first-principles calculation. The optimized structures show that with increasing Zn (Cd) content the crystal lattice parameter increases by 1.47% (5.13%) when the Co ions are completely replaced by Zn (Cd) ions. The results also indicate that the magnetic moment of Co/Fe ion increases and the total spin magnetic moment linearly increases with the Zn (Cd) doping from 3.00 μB for x = 0.0 up to 10.00 μB for x = 1.0 per formula unit. The electronic distribution in the Co spin-down subband is highly localized for the crystal field splitting between t2g and eg levels in the Zn (Cd) doped CoFe2O4 compounds and the energy band moves downwards while doped with Zn (Cd). Meanwhile, the bandgap decreases with the increase of Zn (Cd) except where x = 1 and the spinel structure is half-metal at some degree of doping.

Tuning of magnetic properties of Al-doped cobalt ferrite nanofiber prepared by electrospinning technique

“…This is because Al 3+ ions have a smaller ionic radius (0.51 Å) than Fe 3+ ions (0.67 Å). The lattice parameters of the present fibers are similar to that of nanocrystalline reported earlier [13,24]. The average crystallite sizes (table 1) are almost similar for all the Al concentrations in the cobalt ferrite nanofibers generated under identical conditions.…”

“…It is a strong magnet with great chemical stability, significant magnetic anisotropy, and mechanical toughness [22]. Several attempts have been done by researchers to improve its characteristics [23][24][25]. For instance, saturation magnetization (M S ) rises while the coercivity field (H C ) falls by optimally substituting non-magnetic ions such as cadmium, manganese, and zinc [24][25][26].…”

Разработка и характеристика магнитных наночастиц Co-=SUB=-1-x-=/SUB=-Zn-=SUB=-x-=/SUB=-Fe-=SUB=-2-=/SUB=-O-=SUB=-4-=/SUB=- (0≤ x≤6.0) для биомедицинских применений

“…Интересно, что МНЧ ферритов продемонстрировали улучшение магнитных параметров при механическом измельчении [64]. Метод соосаждения имеет ряд преимуществ: (i) вместо опасных органических растворителей применяются недорогие и экологически чистые реагенты; (ii) быстрое время реакции; (iii) высокая кристалличность частиц; (iv) не требуется специальных процедур промывки [9,13,37,38,39,48,[54][55][56].…”

“…Легирование ионами Zn кобальтовой шпинели (Co Не существует одного глобального метода синтеза МНЧ, который можно было бы предписать для сочетания всех желаемых химических и физических характеристик. Метод, который в конечном итоге используется, зависит от требуемого набора свойств частиц [11,34,35,[54][55][56][57][58][59][60][61][62][63][64][65][66][67][68]. Для получения МНЧ феррита кобальта, легированных Zn 2+ , использованы различные методы, такие как гидротермальный синтез, реакция горения, помол в шаровой мельнице, соосаждение, зольгель, мокрое химическое спекание, искровое плазменное спекание и даже сочетание этих методик с высокотемпературным прокаливанием.…”

Detailed studies on structural, morphological, optical, magnetic and mossbauer properties of Cu-substituted cobalt ferrite nanoparticles

“…By modifying these parameters, the cobalt spinel ferrite can have low coercivity, least magnetic losses, enhanced saturation magnetization, narrow hysteresis curve. For examples, with the inclusion of non-magnetic elements [44,45], while the saturation magnetization (Ms) rises meanwhile the coercivity field (H c ) degrades [46][47][48][49]. Therefore, one of the effective ways to enhance the coercivity field is a non-magnetic rare Earth element substitution for cobalt ferrite.…”