اثرجانشانی سریوم بر ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی نانوذرات گارنت ایتریوم آهن تهیه‌شده به روش سل- ژل

نویسندگان

دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

در این پژوهش، نانوذرات گارنت ایتریوم آهن با جانشانی سریوم با فرمول Y۳-xCexFe۵O۱۲ (۸/۰ و ۷/۰، ۶/۰، ۵/۰، ۴/۰، ۳/۰، ۱/۰،۰ = x) به روش سل- ژل تهیه شد، و سپس اثر جانشانی سریوم بر ساختار بلوری نانوذرات با پراش­سنج پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و بیناب­سنجی تبدیل فوریه­ فروسرخ (FT-IR) مورد بررسی قرار گرفت. تحلیل الگوهای XRD نشان می­دهد که بالاترین مقدار جانشانی سریوم در ساختار گارنتی نمونه­ی ۶/۰ = x است. مغناطش اشباعی نمونه­ها در دمای اتاق نیز با مغناطیس­سنج ارتعاشی (VSM) اندازه­گیری شد. این اندازه­گیری نشان می­دهد که با افزایش جانشانی، مغناطش اشباعی تا ۳/۰ =  x افزایش یافته و سپس کاهش می­یابد. تغییرات مغناطش اشباعی بر اساس بیناب­سنجی موسبائر نمونه­ها بحث شده است. بررسی­
بیناب­های موسبائر نشان داد که به­دلیل جانشانی سریوم به جای ایتریوم در گارنت YIG زیر­شبکه­های هشت و چهاروجهی هریک به دو زیرشبکه­ی هشت و چهاروجهی آشفته و ناآشفته تبدیل می­شوند، و براین اساس کاهش مغناطش برای  توجیه شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Influence of cerium substitution on the microstructure and magnetic properties of yttrium iron garnet, prepared via sol-gel method

چکیده [English]

In this work, Ce-YIG nanoparticles with nominal composition of Y3-xCexFe5O12
(x = 0, 0.1, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 and 0.8) were first fabricated by sol-gel method and then the influence of the cerium substitution on the structural and magnetic properties of garnet nanoparticles were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, vibrating sample magnetometer (VSM) and mössbauer spectroscopy. The XRD results showed that the maximum amount of the Ce3+ substitution in YIG structure is x = 0.6. Magnetic measurement shows that room temperature saturation magnetization   of nanoparticles increases up to x = 0.3 firstly and then decreases by increasing Ce content. The variation of saturation magnetization can be explained according to mössbauer studies. The mössbauer analysis showed that due to Ce substitution a and d sublattice split into two pairs of distorted and undistorted sublattice. So reduction in saturation magnetization is disscused.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ce-YIG
  • magnetic properties
  • MÖssbauer spectroscopy

مراجع

[1] Sztaniszlav A., Farkas-Jahnke M., Balla M., "Kinetics of Garnet Formation in In3+-Substituted Systems", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 215 (2000) 188–193.

[2] یار محمد سطری. م، مظفری. م، عمیقیان. ج.، "تهیه نانوذرات گارنت ایتریوم آهن (YIG) به روش سل- ژل و بررسی ویژگی‌های مغناطیسی آن"، مجله بلور شناسی و کانی شناسی ایران، شماره 2 (1387) ص 281-286.

[3] Morrish A.H., "The physical principles of magnetism", John Wiley & Sons (1965) 511-516.

[4] Niyaifar M., Beitollahi A., Shiri N., Mozaffari M., Amighian J., "Effect of indium addition on the structure and magnetic properties of YIG", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 322 (2010) 777-779.

[5] Xu Y., Yang J.H., Zhang X. J., "Quntum Theory of the magneto-optical effect of Ce-substited yttrium iron garnet", Journal of Physical Review B 50 (1994).

[6] Kum J. S., Kim J. S., Shim I. B., Kim Ch. S., "M ssbauer Studies and Magnetic Properties of Ce-YIG", Journal of Hyperfine Interaction 156/157(2004) 164-174.









[7] Fengbing S., Qiang L., "Valence control of Ce ions in Ce-YIG ", Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci.Ed (2005) 1-4.

[8] Xo H., Yung H., " Effect of chromium on magnetic properties of Y2.9Ce0.1Fe5−xCrxO12 Nanoparticles", Journal of Material and Processes 23 (2008)10–13.

[9] Mao T., Chen J. C., "Influence of the addition of CeO2 on the microstructure and the

magnetic properties of yttrium iron garnet ceramic", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 302 (2006) 74-81.

[10] Shaibob R., Baa’yah Ibrahim N., Abdullah M, Abdulhade F., "The physical properties of Eb-YIG film prepared by a sol-gel method ", Journal of Nanomaterials 2012 (2011) 1-5.

[11] Ristic M., Nowik I., Popovic S., Felner I., Music S., "Influence of synthesis procedure on the YIG formation", Journal of Materials Letters 57 (2003) 2584-2590.

[12] Lampman G.M., Pavia D.L., Kriz G.S., "Introduction to spectroscopy: A guide for students

of organic chemistry", Harcourt Brace College Publishers (1996) 110-115.

[13] Xu H., Yang H., "Magnetic Properties of Y3 Fe5O12 Nanoparticles Doped Bi and Ce Ions ", Journal of Materials and Manufacturing Processes 23 (2008) 1-4.

[14] Berchmans L. J., Devi M. P. I., Amalajyothi K., "Novel Combustion Synthesis of La3+ Substituted MnFe2O4 ", International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis 18 (2008) 11-14.

[15] Muranaka T., Akimitsu J ., "Thermodynamic properties of ferromagnetic Ce-compound, CeAgAl3", Journal of Physica C 462 (2007) 688-690.

[16] Lee Y.B, Chae K.P, Lee S.H., " Mössbauer study of substituted YIG, Y-Gd-Fe-In-O system", Journal of Physics and Chemistry of Solids 62 (2001)1335–1340.

[17] Lataifeh M.S., Mahmood S., Thomas MF ., "Mossbauer spectroscopy study of substituted rare earth iron garnets at low temperature", Journal of Physica B 321 (2002) 143–148.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 15 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار