18 The Temperature Behavior of Resonant and Non-resonant Microwave Absorption in Ni-Zn Ferrites

4. Microwave absorption in ferrites
In this Section, we discuss the microwave absorption of polycrystalline Ni-Zn ferrites as a 
function of measuring temperature. The resonant mode is first considered. The description 
and analysis of these properties is quite useful, as NiZn ferrites offer a wide variety of 
magnetic structures and phenomena. The study of non resonant absorption also sheds light 
on magnetic structure phenomena of ferrites.
4.1 High temperatures (T >T
C
)
By “high temperature” we mean a temperature higher than the transition from the ordered 
(ferrimagnetic) phase to the disordered (paramagnetic) phase. This transition is the Curie 
temperature, T
C
, and it is an intrinsic property, depending entirely on the ferrite composition 
(except for ferrite nanoparticles, where the Curie temperature might depend on the 
nanoparticle size). The effects of temperature are shown in Fig. 4.1 for a polycrystalline NiZn 
ferrite with x = 0.65. Most of spectra exhibit an additional absorption in the low field range (H 
< 0.75 kOe). This non-resonant absorption is the low field microwave absorption (LFMA, 
Section 3) and will be discussed in Section 5. We focus now on the resonance phenomena. 
The reported Curie temperature for this composition is ~ 435 K (Globus et al 1977); the 
spectrum at 460 K corresponds therefore to the paramagnetic state. In these conditions, the 
thermal energy is high enough to overwhelm the internal field that results in the long range 
order of spins, and they are free to interact with the DC field, H
DC
, and the microwave field, 
h
AC
. In the Larmor relation (Eq. 3.6),
ω = γH (4.1) 
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The Temperature Behavior of Resonant and Non-resonant Microwave Absorption in Ni-Zn Ferrites 
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(where ω is the resonance frequency, γ is the gyromagnetic factor), H is the total field on the 
spins. In the absence of any internal field, H is simply the external applied field H
res
. The 
microwave absorption at 460 K, Fig. 4.1, appears as a narrow, symmetric line. This is an EPR 
(electron spin resonance) spectrum.
0
1
2
3
4
5
-2
-1
0
1
2
d
P
/ d
H
(a
.u.)
H (kOe)
184 K
220 K
260 K
300 K
342 K
396 K
430 K
460 K
Ni
0.35
Zn
0.65
Fe
2
O
4
Fig. 4.1. Ferromagnetic resonance as a function of measuring temperature (184 
≤ T ≤ 460 K), on 
a polycrystalline ferrite with composition Ni
0.35
Zn
0.65
Fe
2
O
4
(adapted from Montiel et al., 2004).