為了研究低摻雜濃度下CuFe_1-xZr_xO₂晶體的微觀結構及其磁化強度隨溫度的變化，本研究采用光浮區法制備了一系列CuFe_1-xZr_xO₂（x = 0-0.015）晶體樣品。XRD結果表明，所有樣品均呈現具有良好單向性的delafossite結構，但Zr⁴⁺的摻雜會導致晶格膨脹。ICP-OES分析顯示樣品中Zr的質量濃度呈階梯式增加，符合預期的摻雜濃度要求。SEM圖像顯示晶體結構非常致密，無其他沉淀物，證明了良好的晶體質量；EDX分析證實摻雜的Zr分布均勻。MFM結果表明，不同濃度的Zr⁴⁺會顯著改變CuFeO₂晶體的易磁化方向。XPS分析表明Fe³⁺和Zr⁴⁺的化學價態沒有變化，但Cu⁺被氧化為Cu²⁺并產生了氧空位。可能的原因是Zr⁴⁺取代Fe³⁺導致電荷不平衡，從而使Cu⁺氧化為Cu²⁺，為了維持電荷平衡產生了氧空位。在磁測量結果中，隨著摻雜濃度的增加，磁化強度先增大后減小。最大磁化強度出現在x = 0.0075時，此時易磁化方向發生改變。總之，磁性的異常變化受到晶格畸變、稀釋效應、氧空位的產生以及超交換相互作用變化等多種因素的共同影響。

實驗部分

實驗

采用高溫固態反應法制備了CuFe_1-xZr_xO₂（x = 0-0.015）多晶陶瓷棒。使用高純度CuO（≥99.9%）、Fe₂O₃（≥99.9%）和ZrO₂（≥99.9%）粉末作為原料。根據設計的化學計量比準確稱量原料后，將其在無水乙醇中連續攪拌24小時以確保充分混合。干燥后，將混合漿料在瑪瑙研缽中徹底研磨

相結構和表征

CuFe_1-xZr_xO₂（x = 0-0.015）系列晶體樣品的室溫XRD圖譜以及（012）峰的局部放大視圖分別如圖2（a）和（b）所示。與CuFeO₂（PDF#04-007-2807）相比，所有樣品均呈現delafossite結構，屬于R-3m空間群，未檢測到其他相的峰

結論

采用光浮區法制備了一系列CuFe_1-xZr_xO₂（x = 0-0.015）晶體樣品，以研究低摻雜濃度下CuFe_1-xZr_xO₂的微觀結構和磁性質。XRD結果表明，所有制備的晶體樣品均呈現具有良好取向的delafossite結構。摻雜Zr⁴⁺的樣品主要沿c軸生長，而純CuFeO₂晶體主要沿ab面生長。然而，Zr⁴⁺的摻雜會導致晶格膨脹

未引用參考文獻

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CRediT作者貢獻聲明

張凱蕾：撰寫——初稿、可視化、驗證、方法學、正式分析。 吳文霞：驗證、方法學。 蘇一靜：驗證、方法學、正式分析。 黃玉婷：驗證、方法學、正式分析。 羅梓琪：驗證、方法學。 熊定康：撰寫——審稿與編輯、監督、資源獲取、資金籌集、正式分析、概念構思。 徐守雷：資金籌集、概念構思。 鄧文：正式分析、數據管理。

利益沖突聲明

作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文工作的財務利益或個人關系。

致謝

本工作得到了國家自然科學基金（編號：U23A20549）和國家自然科學基金（編號：12265005）的支持。