اثرجانشاني سريوم بر ويژگي هاي ساختاري و مغناطيسي نانوذرات گارنت ايتريوم آهن تهيه شده به روش سل- ژل

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

در اين پژوهش، نانوذرات گارنت ايتريوم آهن با جانشاني سريوم با فرمول Y3-xCexFe5O12 (8/0 و 7/0، 6/0، 5/0، 4/0، 3/0، 1/0،0 = x) به روش سل- ژل تهيه شد، و سپس اثر جانشاني سريوم بر ساختار بلوري نانوذرات با پراش سنج پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و بيناب سنجي تبديل فوريه فروسرخ (FT-IR) مورد بررسي قرار گرفت. تحليل الگوهاي XRD نشان مي دهد كه بالاترين مقدار جانشاني سريوم در ساختار گارنتي نمونه ي 6/0 = x است. مغناطش اشباعي نمونه ها در دماي اتاق نيز با مغناطيس سنج ارتعاشي (VSM) اندازه گيري شد. اين اندازه گيري نشان مي دهد كه با افزايش جانشاني، مغناطش اشباعي تا 3/0 = x افزايش يافته و سپس كاهش مي يابد. تغييرات مغناطش اشباعي بر اساس بيناب سنجي موسباير نمونه ها بحث شده است. بررسي بيناب هاي موسباير نشان داد كه به دليل جانشاني سريوم به جاي ايتريوم در گارنت YIG زير شبكه هاي هشت و چهاروجهي هريك به دو زيرشبكه ي هشت و چهاروجهي آشفته و ناآشفته تبديل مي شوند، و براين اساس كاهش مغناطش براي توجيه شده است.

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 m?ssbauer 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 m?ssbauer studies. The m?ssbauer 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.