Abstract Hematite nanoparticles are of interest due to their exceptional electrical and magnetic behavior and various technological applications. The doping of hematite can vary its electrical and magnetic properties. Here, we report the effect of different concentrations of Tin doping on electrical, dielectric and magnetic properties of hematite synthesized by the microwave-assisted method. Tin-doped α- Fe2O3 (α-SnxFe2-xO3) samples have been characterized using XRD, TGA, FESEM, and EDS (mapping). XRD pattern shows the rhombohedral structure of α-SnxFe2-xO3. The synthesized samples have nanoplate like structure with a uniform distribution of tin throughout the sample. Electrical properties were investigated using dielectric and impedance studies. The dc resistivity and ac conductivity decreased with increase in concentration up to x = 0.06 (Sn0.06Fe1.94O3). However, it increased with further increase in the concentration of tin. The hopping of electrons between Fe3+ and Fe2+ in octahedral sites accounts for the observed conduction behavior. A single semi-circle of the cole-cole plot for α-SnxFe2-xO3 indicates the dominant grain boundary effect in conduction. Dielectric constant and loss factor reveal the dielectric relaxation in α-SnxFe2-xO3 samples. The magnetic properties were studied using VSM, which shows that α-SnxFe2-xO3 are antiferromagnetic/weakly ferromagnetic in nature with high coercivity.

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微波辅助法合成的掺锡赤铁矿 (α-Sn x Fe 2-x O 3 ) 纳米片的电、介电和磁性能

摘要 赤铁矿纳米粒子因其卓越的电学和磁学行为以及各种技术应用而备受关注。赤铁矿的掺杂可以改变其电学和磁学特性。在这里，我们报告了不同浓度的锡掺杂对通过微波辅助方法合成的赤铁矿的电、介电和磁性能的影响。已使用 XRD、TGA、FESEM 和 EDS（映射）表征了掺锡的 α-Fe2O3 (α-SnxFe2-xO3) 样品。XRD 图显示了 α-SnxFe2-xO3 的菱形结构。合成的样品具有纳米片状结构，锡在整个样品中分布均匀。使用介电和阻抗研究来研究电特性。直流电阻率和交流电导率随着浓度的增加而降低，直至 x = 0.06 (Sn0.06)。06Fe1.94O3)。然而，它随着锡浓度的进一步增加而增加。电子在八面体位置的 Fe3+ 和 Fe2+ 之间的跳跃解释了观察到的传导行为。α-SnxFe2-xO3 的 cole-cole 图的单个半圆表示传导中的主要晶界效应。介电常数和损耗因子揭示了 α-SnxFe2-xO3 样品中的介电弛豫。使用 VSM 研究了磁性，这表明 α-SnxFe2-xO3 是反铁磁性/弱铁磁性的，具有高矫顽力。α-SnxFe2-xO3 的 cole-cole 图的单个半圆表示传导中的主要晶界效应。介电常数和损耗因子揭示了 α-SnxFe2-xO3 样品中的介电弛豫。使用 VSM 研究了磁性，这表明 α-SnxFe2-xO3 是反铁磁性/弱铁磁性的，具有高矫顽力。α-SnxFe2-xO3 的 cole-cole 图的单个半圆表示传导中的主要晶界效应。介电常数和损耗因子揭示了 α-SnxFe2-xO3 样品中的介电弛豫。使用 VSM 研究了磁性，这表明 α-SnxFe2-xO3 是反铁磁性/弱铁磁性的，具有高矫顽力。