تهیه ی پودرهای نانومتری گارنت ایتریوم-آهن با جانشانی هم زمان آلومینیوم و کروم و بررسی ویژگی های مغناطیسی آن ها

گارنت های مغناطیسی کاربرد های فراوانی در صنایع الکترونیک، مخابرات، کامپیوتر و نظامی دارند و به همین خاطر تلاش های گسترده ای برای تهیه ی آن ها با روش های گوناگون انجام گرفته است. یکی از پر کاربردترین این روش ها، روش متداول سرامیکی است. از سوی دیگر آشکار شدن ویژگی های نو در دستگاه های نانو باعث شده که تلاش های گسترده ای برای تهیه و بررسی ویژگی های گارنت های نانومتری انجام گردد. هدف از این پژوهش تهیه ی نانوپودر های گارنت ایتریوم آهن با جانشانی هم زمان آلومینیوم و کروم در آن (y3alxcrxfe5-2xo12) به ازای x=0,0.2,0.4,0.6 و بررسی ویژگی های مغناطیسی آن ها است. برای تهیه ی این پودر ها نخست مواد اولیه شامل اکسید آهن، اکسید ایتریوم، اکسیدآلومینیوم و اکسیدکروم، همگی با خلوص بالا با نسبت های استوکیومتری، وزن و برای رسیدن به یک مخلوط همگن همراه با استن در یک آسیاب سیاره ای، به مدت 1 ساعت مخلوط شد. پس از خشک کردن مخلوط ها، پودر های به دست آمده به مدت 10 ساعت در دمای 1200 درجه ی سانتی گراد در هوا پخت داده شد تا فاز گارنت تشکیل شود. برای شناسایی فاز های تشکیل شده، به کمک دستگاه پراش سنج پرتوی ایکس، الگوهای پراش این نمونه‎ ها تهیه شد. پس از تک فاز شدن نمونه ها و برای آن که آن ها به ابعاد نانومتر برسند، پودر های تک فاز در آسیاب اسپکس به مدت های 1، 3 و 5 ساعت آسیاب شدند. به کمک رابطه ی ویلیامسون-هال، میانگین اندازه ی بلورک ها محاسبه شد. به کمک دستگاه پرمیامتر منحنی m-h نمونه ها در دمای اتاق رسم و مغناطش اشباعی آن ها اندازه گیری شد. به کمک ترازوی فاراده منحنی مغناطش – دمای نمونه ها رسم و دمای کوری آن ها تعیین شد. نتیجه ها نشان می دهد که برای نمونه های کپه ای با افزایش مقدار جانشانی مغناطش اشباعی کاهش می یابد که این کاهش بر اساس چگونگی پخش یون ها در جایگاه های بلورین توجیه شد. همچنین افزایش مقدار جانشانی در نمونه های کپه ای باعث کاهش دمای کوری شد که بر اساس کاهش برهم کنش های ابرتبادلی توجیه شد. افزون بر آن نتیجه هایی که از اندازه گیری های مغناطیسی بر روی نمونه های نانومتری به دست آمد، نشان می دهد که برای هر نمونه با جانشانی مشخص، افزایش زمان آسیاب کاری باعث کاهش میانگین اندازه ی بلورک ها، مغناطش اشباعی و دمای کوری می گردد. کاهش مغناطش اشباعی بر اساس مدل پوسته- هسته و کاهش دمای کوری بر اساس کاهش تعداد برهم کنش های ابرتبادلی توجیه شد. همچنین اندازه گیری های مغناطیسی نشان داد که افزایش مقدار جانشانی در نمونه های نانومتری باعث کاهش مغناطش اشباعی و دمای کوری شد.