Luận án tiến sĩ hóa học nghiên cứu chế tạo và ảnh hưởng của các ion pha tạp lên cấu trúc và các tính chất từ của yttri sắt ganet

MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, vật liệu pherit có cấu trúc nano thu hút quan tâm nghiên cứu với mục đích ứng dụng nhiều lĩnh vực thiết bị điện tử, vi sóng, cảm biến, xử lý mơi trường, y sinh học [2–5] Trong đó, vật liệu pherit ganet với đặc tính tổn hao từ trễ nhỏ, điện trở suất nhiệt độ phòng cao ứng dụng nhiều linh kiện vi sóng [6, 7] Với đặc điểm có góc quay Faraday lớn nên pherit ganet thích hợp cho ứng dụng quang học, cảm biến từ điều khiển sóng spin (spintronics) sóng có hệ số dập tắt thấp vật liệu từ [4, 5, 8–10] Ngoài ra, với khả hấp thụ xạ hồng ngoại, pherit ganet cho thấy có ưu điểm so với vật liệu bán dẫn lĩnh vực cảm biến vi nhiệt Tuy vậy, để ứng dụng hiệu vật liệu pherit ganet thay cho vật liệu bán dẫn đòi hỏi phải giảm điện trở vật liệu nhiều bậc độ lớn giảm kích thước vật liệu xuống thang nanomet Những nghiên cứu ban đầu cho thấy ảnh hưởng kích thước hạt đến giá trị momen từ, nhiệt độ khóa, số dị hướng vật liệu [1, 4] Độ dẫn điện vật liệu thay đổi mạng tinh thể vật liệu xuất ion kim loại có trạng thái đa hóa trị vị trí tinh thể học tương đương [12] Với cấu tạo gồm phân mạng sở ion kim loại ion oxy, xuất ion có trạng thái đa hóa trị bán kính ion lớn nhỏ vị trí ion kim loại pherit ganet gây nên cân điện tích làm thay đổi độ lớn tương tác ion phân mạng, phân mạng, dẫn đến tính chất vật liệu thay đổi (momen từ, nhiệt độ Curie, số dị hướng, độ dẫn điện, độ hấp thụ quang…)[6, 13, 14] Trong ứng dụng cụ thể, yêu cầu tính chất vật liệu có khác biệt, ví dụ, ứng dụng linh kiện vi sóng địi hỏi giá trị momen từ vật liệu cao, tổn hao từ trễ thấp, điện trở suất lớn ứng dụng làm cảm biến vi nhiệt lại yêu cầu vật liệu có điện trở thấp, có khả hấp thụ hồng ngoại cao Do đó, việc đánh giá ảnh hưởng ion kim loại pha tạp lên cấu trúc, tính chất vật liệu pherit ganet kích thước nanomet hay thay đổi phân bố cation phân mạng lên tính chất điện, tính chất từ, khả hấp thụ hạt nano pherit ganet quan trọng ứng dụng cụ thể vật liệu Vật liệu pherit ganet dạng hạt đối tượng nghiên cứu nhiều nhà khoa học giới, công trình cơng bố với số lượng đáng kể, đó, nghiên cứu đề cập đến phương pháp chế tạo, yếu tố ảnh hưởng đến hình thành pha, phân bố kích thước hạt, số nguyên tố pha tạp đến tính chất từ, tính chất điện mơi…cũng tính chất quang từ vật liệu Tuy vậy, nghiên cứu chưa đầy đủ, chưa rõ mối liên hệ phân bố cation phân mạng ganet với độ lớn tương tác phân mạng, từ giải thích thay đổi tính chất vật liệu Ở Việt Nam, nghiên cứu vật liệu pherit ganet dạng hạt quan tâm nhóm nghiên cứu Phịng thí nghiệm Vật liệu từ siêu dẫn – Viện ITIMS, Đại học Bách Khoa Hà Nội, đó, vật liệu R3Fe5O12 (R = Y, Gd, Ho, Tb) dạng hạt chế tạo phương pháp sol-gel đặc trưng, biến đổi tính chất vật liệu thang nanomet so với vật liệu khối Dựa tình hình nghiên cứu nước, kế thừa kinh nghiệm chế tạo vật liệu, khảo sát tính chất từ Viện ITIMS hợp tác, phối hợp đo đạc thực nghiệm sở giới Viện SLRI (Thái Lan), trường ĐH Tokyo (Nhật Bản), phạm vi luận án, tác giả tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng phân bố các ion khơng từ (có bán kính lớn nhỏ ion Fe3+ Ca2+, V5+, In4+, Ce4+, Mg2+, Sn4+) pha tạp vào vị trí ion Fe3+ lên tính từ vật liệu ytri sắt ganet (YIG) Vật liệu YIG lựa chọn đối tượng nghiên cứu với cấu trúc ba phân mạng ion, tương ứng với ba phân mạng từ, tương tác phân mạng pherit ganet lớn vùng nhiệt độ thấp, nhiên, Y3+ ion khơng có từ tính nên YIG có tương tác từ hai phân mạng ion Fe3+ Một số kết luận án đạt là: + Xây dựng điều kiện công nghệ chế tạo tối ưu cho mẫu YIG có pha tạp ion phi từ vào phân mạng a d phương pháp sol-gel + Xác định phân bố cation phân mạng a d hai hệ mẫu pha tạp (Ca, V) In + Hiệu chỉnh lại hệ số trường phân tử mơ hình trường phân tử hai hệ mẫu pha tạp (Ca, V) In trường hợp có tính đến ảnh hưởng sai lệch mạng ion pha tạp + Xác định giá trị số độ cứng sóng spin D mẫu pha tạp In Mục tiêu luận án: - Nghiên cứu công nghệ chế tạo hạt pherit ganet YIG pherit ganet YIG thay ion không từ (Ca2+, V5+, In4+, Ce4+, Mg2+, Sn4+) vào phân mạng d, a ion Fe3+ - Nghiên cứu phân bố cation mạng tinh thể hệ hạt nano pherit ganet đơn pha kết hợp phân tích số liệu đo mômen từ, phổ nhiễu xạ tia X thành phần hóa học - Kiểm chứng mơ hình lý thuyết tương tác pherit ganet đưa lý giải ảnh hưởng phân bố ion lên mômen từ, nhiệt độ Curie, tương tác hạt Đối tượng nghiên cứu: - Hệ hạt ytri sắt ganet có thay ion kim loại không từ (Ca2+, V5+, In4+, Ce4+, Mg2+, Sn4+ ) vào vị trí phân mạng ion Fe3+ Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu thực luận án phương pháp thực nghiệm, đó, hệ hạt nano YIG pha tạp chế tạo phương pháp hóa học sol-gel đồng kết tủa Cấu trúc hình thái mẫu hạt nghiên cứu qua giản đồ nhiễu xạ tia X, nhiễu xạ synchrotron, ảnh hiển vi điện tử quét SEM Quá trình biến đổi khối lượng nhiệt lượng theo nhiệt độ mẫu gel khảo sát qua giản đồ phân tích nhiệt Tính chất từ mẫu hạt khảo sát hệ từ kế mẫu rung VSM thiết bị giao thoa kế lượng tử siêu dẫn SQUID Các tính tốn dựa thực nghiệm sử dụng phương pháp phân tích Rietvel, mơ hình trường phân tử để so sánh đánh giá, kết luận Bố cục luận án: Luận án trình bày chương, 122 trang, bao gồm hình vẽ đồ thị, bảng số liệu Cấu trúc cụ thể luận án sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan pherit ganet Chương 2: Các phương pháp chế tạo nghiên cứu Chương 3: Ảnh hưởng phương pháp chế tạo lên cấu trúc, kích thước hạt tính chất hệ hạt nano pherit yttri ganet Chương 4: Cấu trúc tính chất từ hạt nano Y3-2xCa2xFe5-xVxO12 Chương 5: Cấu trúc tính chất từ hạt nano Y3Fe5-xInxO12 Kết luận kiến nghị Danh mục cơng trình cơng bố liên quan đến luận án Tài liệu tham khảo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHERIT GANET 1.1 Cấu trúc tinh thể pherit ganet Vật liệu ganet lần phát Menzer vào năm 1929, vật liệu có nguồn gốc từ khống chất tự nhiên với cơng thức hóa học A3B2C3O12 Năm 1956, ganet tổng hợp lần phịng thí nghiệm Ganet có cấu trúc lập phương tâm khối, thuộc nhóm khơng gian Oh10 – Ia3d [15] Một đơn vị sở pherit ganet chứa đơn vị công thức với tổng số ion 160 ion, có 96 ion oxy 64 ion kim loại Vật liệu pherit ganet thuộc họ ganet, có cơng thức đơn giản {R3}[Fe2](Fe3)O12, R chủ yếu ion thuộc nhóm đất Sm, Eu, Gd, Ho, Dy, Tb, Er, Tm, Yb, Lu Y Cấu trúc ganet bao gồm ion kim loại phân bố vị trí lỗ trống tạo thành ion oxy Trong đó, ion đất chiếm vị trí lỗ trống 12 mặt (vị trí 24c), ion Fe3+ phân bố hai vị trí lỗ trống mặt (vị trí 16a) mặt (vị trí 24d) Các lỗ trống tạo thành phân mạng tương ứng ion kim loại: phân mạng đất {c}, phân mạng sắt [a] (d) [15] Vị trí ion hình ảnh mơ phân mạng yttri sắt ganet Y3Fe5O12 (YIG) minh họa Hình 1.1 Hình 1.1 Vị trí ion hình ảnh mơ phân mạng cấu trúc pherit ganet [15], FeO ion Fe vị trí tám mặt (octahedral) FeT ion Fe vị trí bốn mặt (tetrahedral) - Lỗ trống lớn 12 mặt (24c) tạo 20 ion oxy, có cấu trúc trực thoi, thuộc nhóm khơng gian D2 - 222 Do ion đất có bán kính lớn ion sắt nên chúng chiếm vị trí - Lỗ trống lớn thứ hai mặt (16a) tạo ion oxy, có cấu trúc bát diện thuộc nhóm C3i - - Lỗ trống nhỏ mặt (24d) tạo ion oxy, có cấu trúc tứ diện thuộc nhóm S4 - Khoảng cách ion lân cận tinh thể YIG xác định Bảng 1.1 Có thể thấy, khoảng cách ion Fe3+ phân mạng [a] (d) ion O2- (tương ứng 2,01 Å 1,87 Å) nhỏ khoảng cách ion Y3+ ion O2(2,37 Å 2,43 Å) Đây hai nguyên nhân lý giải tương tác từ ion Fe3+ với lớn so với tương tác khác ganet đất Bảng 1.1 Khoảng cách ion lân cận tinh thể pherit yttri ganet YIG [4] Ion Y3+ (c) Fe3+ (a) 3+ Fe (d) Ion Khoảng cách (Å) 4Fe3+ (a) 3,46 6Fe3+ (d) 3,09; 3,79 8O2- 2,37 ; 2,43 2Y3+ 3,46 6Fe3+ 3,46 6O2- 2,01 6Y3+ 3,09 ; 3,79 4Fe3+ 3,46 4Fe3+ 3,79 4O2- 1,87 Hằng số mạng pherit ganet đất giảm theo kích thước ion kim loại đất hiếm, có giá trị khoảng từ 12,283 Å đến 12,529 Å tương ứng với ion đất Lu3+ Sm3+ Giá trị số mạng pherit ganet đất bán kính ion kim loại đất tương ứng liệt kê Bảng 1.2 Geller thay phần ion kim loại đất (từ La3+ đến Pm3+) nhận thấy số mạng chúng đạt đến giá trị lớn 12,538 Å [16] Bảng 1.2 Bán kính ion đất số mạng pherit ganet tương ứng [16] Nguyên tố R Bán kính ion R3+ (Å) Hằng số mạng pherit R3Fe5O12 (Å) Y 1,015 12,376 Sm 1,090 12,529 Eu 1,070 12,498 Gd 1,060 12,471 Tb 1,040 12,436 Dy 1,030 12,405 Ho 1,020 12,375 Er 1,000 12,347 Tm 0,990 12,323 Yb 0,980 12,302 Lu 0,970 12,283 Ngoài ra, lỗ trống bát diện (phân mạng a) lớn lỗ trống tứ diện (phân mạng d) ion có bán kính nhỏ thường có xu hướng nằm vị trí phân mạng (d) ion có bán kính lớn thường ưu tiên nằm vị trí phân mạng [a] Al3+, Ge4+, Ga3+, Ti4+, Co2+, Co3+, Sn4+, Fe4+, V5+, Si4+, Sb5+, Ru4+, Mn3+, Ni2+, Hf4+, Mg2+… Tuy nhiên, việc thay ion Fe3+ ion khác với hóa trị khác khơng phụ thuộc vào bán kính ion mà cịn phải đảm bảo việc cân hóa trị Trong trường hợp ion thay vào Fe3+ chiếm hai vị trí (d) [a] Fe3+, ví dụ ion Ga3+ Al3+, ta có ganet Y3Ga5O12 Y3Al5O12 [17] Các ion Mn2+ Fe2+ chiếm vị trí phân mạng [a] {c} In3+, Sc3+ Cr3+ ưu tiên vào vị trí phân mạng [a] Sự ưu tiên vị trí phân mạng cation thay vào ganet giải thích dựa lý thuyết thống kê Gilleo [18] Do đó, việc thay nguyên tố đóng vai trò quan trọng nghiên cứu cấu trúc tính chất vật lý pherit ganet Bằng cách pha tạp nguyên tố từ tính vào phân mạng khơng từ tính ngun tố phi từ vào phân mạng từ ganet, ta tính tốn tương tác trao đổi phân mạng tạo nên vật liệu có tính chất từ thích hợp cho ứng dụng 1.2 Các tính chất từ pherit ganet Hiện tượng pheri từ chủ đề nghiên cứu nhà khoa học kể từ phát Lý thuyết trường phân tử Néel làm sáng tỏ tính chất hệ pheri từ [19] Mơ hình đơn giản bao gồm hai phân mạng từ xen kẽ mômen từ phản song song, hệ số trường phân tử sử dụng để mô tả hiệu ứng trường trao đổi Thông qua việc sử dụng hàm Brillouin với giá trị hệ số, người ta chứng minh đường cong từ hóa theo nhiệt độ tính tốn cách xác Ngược lại, từ đường cong từ nhiệt xác định thực nghiệm xác định hệ số trường phân tử, chứng minh Anderson cho ganet yttri sắt [20] Trong nhiều trường hợp, hệ số trường phân tử Pauthenet [21] Aleonard [22] xác định dựa phép đo độ cảm từ nhiệt độ Curie ganet sắt Một phương pháp liên quan đến kỹ thuật phân tích chứng minh Rado Folen cho pherit magiê lithium [23] Trong trường hợp, vật liệu coi mẫu pheri từ Néel lý tưởng giá trị mômen từ chúng vùng nhiệt độ thấp tiến gần tới giá trị lý thuyết Khi ion Fe3+ thay nguyên tử không từ tính, số tượng có lệch góc (canting) mơmen từ phân mạng bắt đầu xảy Trong mơ hình Gilleo [18] phát triển từ mơ hình Néel, điều giải thích coi ion tâm thuận từ tương tác với ba cation liên kết lân cận khác Mơ hình phù hợp mức thay nhỏ nhanh chóng bị phá vỡ hàm lượng pha tạp tăng lên Geller cộng [24] mở rộng phép đo từ vật liệu YIG pha tạp nhiệt độ thấp kết luận tượng lệch góc mơmen từ phân mạng ban đầu đưa Yafet Kittel [25] xảy theo cách đặc biệt Khi thay thực vào phân mạng, lệch góc ngẫu nhiên xảy phân mạng đối diện Khi nồng độ ion thay tăng lên, phân mạng đối diện chuyển sang trạng thái phản sắt từ Các kết dẫn đến có cạnh tranh hai pha pheri từ phản sắt từ Đối với trường hợp pha tạp nhỏ, pha pheri từ chiếm ưu so với pha phản sắt từ tượng ngược lại xảy thay mức độ cao hơn, kết quan sát thấy thay đổi đột ngột mức độ canting Trong nghiên cứu Dionne cộng [19], mối quan hệ tuyến tính hệ số trường phân tử mức độ pha tạp dựa đường thực nghiệm mômen từ phụ thuộc nhiệt độ hệ YIG pha tạp Kết luận cho thấy tượng canting có liên quan trực tiếp thay đổi hệ số trường phân tử 1.2.1 Mômen từ Theo mẫu Néel, ion từ tính có hóa trị 2+, 3+ ganet ba vị trí 24d, 16a, 24c tạo thành ba phân mạng từ d, a c tương ứng Các ion kim loại 3d 4f cấu trúc ganet bị ngăn cách ion oxy có bán kính lớn (r = 126 pm) nên tương tác ion kim loại từ tính tương tác trao đổi gián tiếp, thông qua ion oxy Mơ hình tương tác trao đổi gián tiếp Kramers [26] đưa ra, áp dụng cho tinh thể phản sắt từ MnO Mơ hình áp dụng để giải thích cho tương tác trao đổi pherit ganet, tương tác xảy ion 3d (Fe - Fe), 4f (R - R) 3d - 4f (Fe - R) Bản chất tương tác xen phủ lẫn đám mây điện tử d ion Fe f ion đất R với đám mây điện tử p ion oxy Độ lớn tương tác Fe3+ − O2-− Fe3+ phụ thuộc vào khoảng cách góc ion Fe3+ O2- Sự xếp ion Fe3+− O2-− Fe3+ hợp thành góc 180o có tương tác lớn xác suất phủ đám mây điện tử nhiều Khi góc liên kết Fe3+ − O2-− Fe3+ lập thành góc 90o, xác suất phủ ác đám mây điện tử 𝑑𝑥2 −𝑦 𝑝𝑥 nhỏ tương tác cường độ yếu Khi thay phần ion Fe3+ YIG ion khơng từ tính quan sát phổ nhiễu xạ nơtron, Geller Gilleo tính tốn góc liên kết trao đổi gián tiếp [1] Giá trị góc liên kết YIG liệt kê Bảng 1.3, góc 3+ 2− 2− o liên kết Fe3+ − Fe3+ − Y 3+ a −O d lớn (125,9 ), góc liên kết Fed − O 2− Fe3+ − Y 3+ nhỏ (tương ứng 123,0o 104,7o) Khoảng cách a −O ion từ tính ion oxy nêu Bảng 1.2 với giá trị góc liên kết Bảng 1.3 cho thấy tương tác hai phân mạng a – d lớn so với tương tác phân mạng a, d với phân mạng c Bảng 1.3 Góc liên kết ion kim loại YIG [1] Ion Góc (o) Fe3+(a) - O2 Fe3+(d) 125,9 Fe3+(a) - O2 Y3+ 102,8 Fe3+(a) - O2 Y3+ 104,7 Fe3+(d) - O2 Y3+ Fe3+(d) - O2 Y3+ 123,0 92,2 Y3+ - O2 Y3+ 104,7 Fe3+(d) - O2 Fe3+(d) 86,6 Fe3+(d) - O2 Fe3+(d) Fe3+(d) - O2 Fe3+(d) Fe3+(d) - O2 Fe3+(d) 78,8 74,7 74,6 Mối quan hệ tương tác ba phân mạng từ định giá trị mômen từ tổng pherit ganet Năm 1948, Néel đưa mơ hình lý thuyết làm sáng tỏ chế vi mô tương tác cho vật liệu pheri từ [27] Mômen từ phân mạng c định hướng ngược với vectơ tổng mômen từ hai phân mạng a d Trật tự từ phân mạng pherit ganet mô tả sơ đồ Hình 1.2: Hình 1.2 Mơ hình trật tự từ phân mạng pherit ganet [28] Mômen từ đơn vị cơng thức ganet viết dới dạng: 𝑀 = 3𝑀𝑅 − (3𝑀𝐹𝑒 − 2𝑀𝐹𝑒 ) Đối với YIG, Y3+ khơng có mơmen từ nên mômen từ YIG ion Fe 𝑑 𝑎 hai phân mạng d a định, hay 𝑀𝑌𝐼𝐺 = (𝑀𝐹𝑒 − 𝑀𝐹𝑒 ) Mômen từ YIG phụ thuộc nhiệt độ tuân theo định luật Curie – Weiss Hình 1.3 mơ tả mơmen từ bão hòa hai phân mạng a d YIG theo nhiệt độ, theo nghiên cứu Anderson[10, 20] Hiệu hai giá trị mômen từ giá trị mômen từ theo nhiệt độ YIG Hình 1.3 Sự phụ thuộc nhiệt độ giá trị mơmen từ bão hịa phân mạng mômen từ tổng YIG[10] Các giá trị mơmen từ bão hịa Ms phụ thuộc nhiệt độ số pherit ganet đất thể Hình 1.4 Theo hình này, dạng đường cong Ms(T) có hai dạng chính: - Dạng đường cong Weiss (với R = Y, Lu) - Dạng đường cong có điểm nhiệt độ bù trừ Tcomp (với R = Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb) Tại Tcomp, mơmen từ phân mạng c có độ lớn ngược dấu với hiệu mômen từ hai phân mạng Fe (d – a) Hình 1.4 Sự phụ thuộc nhiệt độ mơmen từ bão hịa pherit ganet R3Fe5O12 (R = Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) [15] Có thể nhận thấy giá trị Ms nhiệt độ thấp pherit ganet đất lớn nhiều so với YIG, đóng góp mơmen từ phân mạng c vùng nhiệt độ phòng, giá trị Ms pherit ganet đất giảm nhanh với giảm mômen từ phân mạng c Tuy vậy, vùng nhiệt độ cao, giá trị momen từ pherit ganet giảm lân cận 560 K hay giá trị nhiệt độ Curie khơng có chênh lệch nhiều YIG pherit ganet khác, cho thấy vai trò tương tác hai phân mạng a d vùng nhiệt độ cao 10 Sử dụng phương pháp hàm Green với giả thiết Jad định đến độ cứng sóng spin, Srivastava đồng nghiệp phụ thuộc nhiệt độ số độ cứng biểu diễn qua giá trị từ độ phân mạng sau [101]: D(T ) (M a (T ) / M a (0)(M d (T ) / M d (0))  D(0) ( M d (T )  M a (T ) /(M d (0)  M a (0)) (5 5) Hình 5.11 Sự phụ thuộc nhiệt độ tỷ số số độ cứng D(T)/D(0) YIG Các số liệu thực nghiệm Le Craw Walker [89] (vuông đặc) Bhagat đồng nghiệp [98] (tròn rỗng) đưa so sánh Dựa kết tính tốn từ độ phân mạng theo nhiệt độ áp dụng phương trình (5 5), biểu diễn giá trị D(T)/D(0) cho YIG Hình 5.11 với số liệu thực nghiệm xác định phương pháp vi sóng Le Craw Walker [89] Bahgar đồng nghiệp [98] Ta thấy số liệu tính tốn phù hợp tốt với số liệu thực nghiệm đặc biệt số liệu [98] D có xu hướng tăng nhẹ tới 6,5% T = 300 K sau giảm mạnh nhiệt độ tiến tới gần nhiệt độ Curie Lưu ý theo tính tốn dựa từ độ phân mạng, D giảm TC Theo cách tương tự, giá trị D(T) tính cho hợp phần thay Kết minh họa Hình 5.12 cho số thành phần x = 0; 0,3; 0,5 0,7 Ở đây, ta thấy mẫu thay In, số độ cứng tăng cường vùng nhiệt độ khoảng 50 –300 K Tỷ số D(T)/D(0) 94 tăng lên x tăng đạt cực đại 12% 250 K mẫu x = 0,7 Hiện tượng liên quan đến giảm mạnh từ độ tổng cộng mẫu (mẫu số phương trình (5 5)) nhiệt độ Curie giảm ảnh hưởng thay nguyên tố không từ In -30 D (T) (10 erg.cm ) 120 100 80 x x x x 60 = = = = 0.3 0.5 0.7 40 20 0 100 200 300 400 500 600 T (K) Hình 5.12 Sự phụ thuộc nhiệt độ số độ cứng D(T) sóng spin mẫu Y3Fe5-xInxO12 với x = 0; 0,3; 0,5 0,7 5.3 Kết luận chương Trong chương này, nghiên cứu hệ mẫu Y3Fe5-xInxO12 (x =  0,7) ion In3+ tham gia vào vị trí phân mạng [a] thực Sự giảm nhiệt độ Curie tăng nồng độ In phù hợp tốt với mơ hình số cặp tương tác từ cho thấy tương tác liên phân mạng Jad tương tác định đến nhiệt độ trật tự từ hợp chất Sự phụ thuộc momen từ hợp chất làm khớp theo mô hình hai phân mạng tương tác Kết tính tốn cho thấy giá trị hệ số trường phân tử Nij giảm tỷ lệ thuận với nồng độ pha loãng từ phân mạng phù hợp theo quy luật Dionne Hằng số độ cứng D(0) đánh giá từ giá trị tích phân trao đổi Jij dựa mơ hình sóng spin Giá trị thực nghiệm D(0) phù hợp với lý thuyết ta giả thiết có tương tác liên phân mạng Jad định đến lan truyền sóng Điều cho thấy thay đổi hướng từ độ tổng cộng định tương tác liên phân mạng gây ảnh hưởng chủ yếu đến phép đo số độ cứng tương tác 95 nội phân mạng không gây ảnh hưởng đáng kể đến giá trị Sự phụ thuộc nhiệt độ số độ cứng D(T)/ D(0) tính tốn dựa phụ thuộc nhiệt độ từ độ phân mạng Kết tính tốn phù hợp tốt với số liệu thực nghiệm cho YIG Các mẫu Y3Fe5-xInxO12 (x =  0,7) có từ độ tăng cường số độ cứng lớn lân cận nhiệt độ 300 K mơi trường vật liệu thích hợp cho việc điều khiển thao tác sóng spin 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết luận án: Chế tạo thành công hệ mẫu pherit ganet pha tạp ion phi từ Ca2+, V5+, In3+, Mg2+, Ce4+, Sn4+ phương pháp sol – gel có kích thước nanomet thành phần hóa học phù hợp với cơng thức danh định với nhiệt độ hình thành pha khoảng 900 oC Các nghiên cứu nhiễu xạ tia X nhiễu xạ synchrotron (SXRD) ứng dụng phép phân tích Rietveld phân bố cation phân mạng pherit ganet:  Ion Ca2+ chiếm phân mạng {c} ion V5+ chủ yếu chiếm phân mạng (d) lượng nhỏ phân mạng [a] tương ứng với mơ hình phân phối cation Y3-2xCa2x[Fe2-yVy](Fe3x+yVx-y)  Ion In3+ nằm gần hoàn toàn vị trí phân mạng [a] Áp dụng lý thuyết tương tác hai phân mạng từ [a] (d) (do Y3+ ion phi từ) Néel thông qua việc làm khớp đường thực nghiệm Ms – T theo mô hình trường phân tử xác định giá trị hệ số trường phân tử Nad, Naa Ndd cho hệ mẫu Các kết biến dạng mạng hợp chất pha tạp nguyên nhân dẫn đến biến đổi hệ số trường phân tử tương tác Tính tốn xác định giá trị số độ cứng sóng spin D mẫu Y3Fe5-xInxO12 Các mẫu Y3Fe5-xInxO12 (x =  0,7) có từ độ tăng cường số độ cứng lớn lân cận nhiệt độ 300 K mơi trường vật liệu thích hợp cho việc điều khiển thao tác sóng spin Sau nghiên cứu trình bày luận án, tác giả xin đưa số kiến nghị tiếp tục nghiên cứu hệ hạt pherit ganet sau: Nghiên cứu luận án cho thấy vai trò nguyên tố thay lên phân bố cation mối liên hệ mật thiết phân bố cation lên tính chất từ hệ Để mở rộng khả ứng dụng hạt nano pherit ganet đặc biệt lĩnh vực magnonic mở khả cải tiến hệ linh kiện điện tử cảm biến mạch logic từ với giảm thiểu nhiễu tín hiệu vật liệu ganet sắt có số độ cứng sóng spin lớn hệ số dập tắt thấp vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng phân bố cation lên tính chất điện, nghiên cứu thay ion đất vào phân mạng {c}, thay ion khác hóa trị vào phân mạng ảnh hưởng chúng lên tính chất vật lý hạt pherit ganet kích thước 97 nanomet vấn đề cần quan tâm để mở rộng phát huy ứng dụng YIG nói riêng ganet nói chung 98 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1.Vu Thi Hoai Huong, Dao Thi Thuy Nguyet, Nguyen Phuc Duong, To Thanh Loan, Siriwat Soontaranon, Le Duc Anh (2020), Magnetic interactions and spin-wave stiffness constant of In-substituted yttrium iron garnets, Journal of Science: Advanced Materials and Devices Vol 5, pp 270-277 2.Vu Thi Hoai Huong, Nguyen Phuc Duong, Dao Thị Thuy Nguyet, Siriwat Soontaranon, To Thanh Loan (2019), Local structural change and magnetic dilution effect in (Ca2+, V5+) co-substituted yttrium iron garnet prepared by sol-gel route, Journal of Alloys and Compounds, Vol 775, pp 1259-1269 3.Vu Thi Hoai Huong, Dao Thi Thuy Nguyet, Nguyen Phuc Duong, (2018), Effect of Substituted Concentration on Structure and Magnetic Properties of Y3Fe5-xInxO12, VNU Journal of Science: Mathematics – Physics, Vol 34, pp 28-34 Dao Thị Thuy Nguyet, Vu Thi Hoai Huong, Tran Thi Viet Nga, Nguyen Phuc Duong (2019), Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt nanoY3-x CexFe5-xMgxO12, HN Vật lý chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ 11 (SPMS 2019), pp 23-26 5.Vu Thi Hoai Huong, Dao Thi Thuy Nguyet, Luong Ngoc Anh (2017):” Hiệu ứng thay Sn lên cấu trúc từ tính hạt nano ganet ytri” HN Vật lý chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ 10 (SPMS 2017), pp 25-28 6.Vu Thi Hoai Huong, Dao Thi Thuy Nguyet, , Nguyen Phuc Duong, Than Duc Hien, To Thanh Loan, Luong Ngoc Anh (2016), Structural and magnetic properties of Y32xCa2xFe5-xVxO12 nanoparticles prepared by sol- gel method, International Conference on Advanced Materials and Nanotechnologies (ICAMN 2016), pp 219-223 7.Vu Thi Hoai Huong, Dao Thi Thuy Nguyet, To Thanh Loan, Nguyen Phuc Duong, Than Duc Hien (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng pha tạp Ca V lên cấu trúc tính chất từ hạt nano pherit ganet ytri, HN Vật lý chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS 2015), pp 78-81 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Geller and M A Gilleo, “The crystal structure and ferrimagnetism of yttriumiron garnet, Y3Fe2(FeO4)3,” J Phys Chem Solids, vol 3, no 1–2, pp 30–36, 1957, doi: 10.1016/0022-3697(57)90044-6 [2] K G S Khanra, A Bhaumik , Y.D Kolekar , P Kahol d, “Structural and magnetic studies of Y3Fe5-5xMo5xO12,” Journal of Solid State Chemistry, vol 369, no pp 14–22, 2014, doi: 10.1006/jssc.1995.1028 [3] W X Xia et al., “Investigation of magnetic structure and magnetization process of yttrium iron garnet film by Lorentz microscopy and electron holography,” Journal of Applied Physics, vol 108, no 12 2010, doi: 10.1063/1.3524273 [4] C N Chinnasamy et al., “Structural and size dependent magnetic properties of single phase nanostructured gadolinium-iron-garnet under high magnetic field of 32 tesla,” J Appl Phys., vol 107, no 9, p 137, 2010, doi: 10.1063/1.3357326 [5] M Guillot, C N Chinnasamy, J M Greneche, and V G Harris, “Tuning the cation distribution and magnetic properties of single phase nanocrystalline Dy 3Fe 5O 12 garnet,” in Journal of Applied Physics, 2012, doi: 10.1063/1.3679020 [6] R Peña-Garcia, A Delgado, Y Guerra, G Duarte, L A P Gonỗalves, and E Padrón-Hernández, “The synthesis of single-phase yttrium iron garnet doped zinc and some structural and magnetic properties,” Mater Res Express, vol 4, no 1, 2017, doi: 10.1088/2053-1591/aa557a [7] W F F W Ali, M Othman, M F Ain, N S Abdullah, and Z A Ahmad, “Studies on the formation of yttrium iron garnet (YIG) through stoichiometry modification prepared by conventional solid-state method,” Journal of the European Ceramic Society, vol 33, no pp 1317–1324, 2013, doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2012.12.016 [8] Y H Jeon, J W Lee, J H Oh, J C Lee, and S C Choi, “Magneto-optical properties of Bi-YIG nanoparticles/epoxy hybrid materials,” Physica Status Solidi (A) Applied Research, vol 201, no pp 1893–1896, 2004, doi: 10.1002/pssa.200304626 [9] T Satoh et al., “Directional control of spin-wave emission by spatially shaped light,” Nature Photonics, vol 6, no 10 pp 662–666, 2012, doi: 10.1038/nphoton.2012.218 [10] Y Kajiwara et al., “Transmission of electrical signals by spin-wave interconversion in a magnetic insulator,” Nature, vol 464, no 7286, pp 262–266, 2010, doi: 10.1038/nature08876 [11] M L Néel, “Propriétés magnétiques des ferrites ; ferrimagnétisme et antiferromagnétisme,” Ann Phys (Paris)., vol 12, no 3, pp 137–198, 1948, doi: 100 10.1051/anphys/194812030137 [12] A Tucciarone and P De Gasperis, “Electrical properties of iron garnet films,” Thin Solid Films, vol 114, no 1–2, pp 109–134, Apr 1984, doi: 10.1016/00406090(84)90338-9 [13] M Zeng, “CO-precipitation synthesis of iron-containing garnets Y3Al5-xFexO12 and their magnetic properties,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol 393 pp 370–375, 2015, doi: 10.1016/j.jmmm.2015.05.082 [14] F W Aldbea, N B Ibrahim, and M Yahya, “Effect of adding aluminum ion on the structural, optical, electrical and magnetic properties of terbium doped yttrium iron garnet nanoparticles films prepared by sol-gel method,” Applied Surface Science, vol 321 pp 150–157, 2014, doi: 10.1016/j.apsusc.2014.10.019 [15] M A Gilleo, Ferromagnetic Materials: Handbook of Magnetic Materials, vol 1980 [16] S Geller, “Crystal chemistry of the garnets*,” Zeitschrift für Krist., vol 125, no 125, pp 1–47, Dec 1967, doi: 10.1524/zkri.1967.125.125.1 [17] M A Gilleo and S Geller, “Magnetic and crystallographic properties of substituted yttrium iron garnet, 3Y2O3.xM2O3.(5-x)Fe2O3,” Phys Rev, vol 110, p 73, 1958 [18] M A Gilleo, “Superexchange interaction in ferrimagnetic garnets and spinels which contain randomly incomplete linkages,” Journal of Physics and Chemistry of Solids, vol 13, no 1–2 pp 33–39, 1960, doi: 10.1016/0022-3697(60)90124-4 [19] G F Dione, “Molecular field coefficients of substituted yttrium iron garnets,” J Appl Phys., vol 41, no 12, pp 4874–4881, 1970 [20] E E Anderson, “Molecular field model and the magnetization of YIG,” Phys Rev., vol 134, no 6A, p A1581, 1964, doi: 10.1103/PhysRev.134.A1581 [21] R Pauthenet, “ Les propriétés magnétiques des ferrites d’yttrium et de terres rares de formule 5Fe O 3M O ,” Ann Phys (Paris)., vol 13, no 3, pp 424–462, 1958, doi: 10.1051/anphys/195811030424 [22] Aléonard, “Alt§onard, J Phys Chern Solids IS, 167 (1960).,” J Appl Phys., vol 41, no 12, pp 4874–4881, 1970, doi: 10.1063/1.1658555 [23] G T Rado and V J Folen, “Determination of molecular field coefficients in ferrimagnets,” Journal of Applied Physics, vol 31, no pp 62–68, 1960, doi: 10.1063/1.1735419 [24] S.Geller, J P Remeika, R C Sherwood, H J Williams, and G P Espinosa, “Magnetic study of the heavier rare - earth iron garnets,” Phys Rev., vol 137, pp 1034–1038, 1965 [25] Y Yafet and C Kittel, “Antiferromagnetic arrangements in ferrites,” Phys Rev., 1952, doi: 10.1103/PhysRev.87.290 101 [26] H A Kramers, “L’interaction Entre les Atomes Magnétogènes dans un Cristal Paramagnétique,” Physica, vol 1, no 1–6 pp 182–192, 1934, doi: 10.1016/S00318914(34)90023-9 [27] A L Neel, “Propriétés magnétiques des ferrites Ferrimagnétisme et antiferromagnétisme,” The Jerusalem Talmud,First order: Zeraim, Tractate Berakhot, vol 3, pp 137–198, 1948, doi: 10.1515/9783110800487.39 [28] T D Hien and L T Tai, Từ học vật liệu từ Nhà xuất Bách Khoa - Hà Nội, 2008 [29] B P Goranskii and A K Zvezdin, “Temperature Dependence of the Coercive Force of Ferrimagnets near the Compensation Temperature ,” Jetp, vol 30, no p 299, 1970, doi: 10.1103/PhysRevE.82.016321 [30] S Geller, H J Williams, G P Espinosa, and R C Sherwood, “Importance of Intrasublattice Magnetic Interactions and of Substitutional Ion Type in the Behavior of Substituted Yttrium Iron Garnets,” Bell Syst Tech J., vol XLIII, pp 565–623, 1964 [31] “Magnetism and the Chemical Bond,” Mycoses, vol 11, no 7, pp 535–535, 2009, doi: 10.1111/j.1439-0507.1968.tb03378.x [32] R Kar and A Misra, “Rise of temperature in ferromagnetic nanoparticles due to perpendicular pumping,” Nanosci Nanotechnol Lett., vol 2, no 3, pp 253–256, 2010, doi: 10.1166/nnl.2010.1089 [33] K Shimokawa, H Dohnomae, T Mukai, H Yamada, H Matsuda, and M Daimon, “Nanocrystalline garnet disks for magneto-optical recording media,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol 154, no pp 271–278, 1996, doi: 10.1016/0304-8853(95)00594-3 [34] A M Kalashnikova, V V Pavlov, A V Kimel, A Kirilyuk, T Rasing, and R V Pisarev, “Magneto-optical study of holmium iron garnet Ho3Fe5O12,” Low Temperature Physics, vol 38, no pp 863–869, 2012, doi: 10.1063/1.4752105 [35] M Abe and M Gomi, “Magneto-optical recording on garnet films,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol 84, no pp 222–228, 1990, doi: 10.1016/0304-8853(90)90099-C [36] H M Widatallah et al., “A structural and mössbauer study of Y3Fe5O 12 nanoparticles prepared with high energy ball milling and subsequent sintering,” Hyperfine Interactions, vol 183, no 1–3 pp 87–92, 2008, doi: 10.1007/s10751008-9734-5 [37] H Yu, L Zeng, C Lu, W Zhang, and G Xu, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnet by low temperature solid state reaction,” Mater Charact., 2011, doi: 10.1016/j.matchar.2011.02.002 [38] F S.-D Jesu´s, C A Corte´s, R Valenzuela, S Ammar, and A.M Boları´n-Miro´ 102 a, “Synthesis of Y3Fe5O12 (YIG) assisted by high-energy ball milling,” vol 38, pp 5257–5263, 2012 [39] R J Joseyphus, A Narayanasamy, A K Nigam, and R Krishnan, “Effect of mechanical milling on the magnetic properties of garnets,” J Magn Magn Mater., vol 296, no 1, pp 57–64, 2006, doi: 10.1016/j.jmmm.2005.04.018 [40] L Fernandez-Garcia, M Suarez, and J L Menendez, “Synthesis of mono and multidomain YIG particles by chemical coprecipitation or ceramic procedure,” J Alloys Compd., vol 495, no 1, pp 196–199, 2010, doi: 10.1016/j.jallcom.2010.01.119 [41] W Zhang, C Guo, R Ji, C Fang, and Y Zeng, “Low-temperature synthesis and microstructure-property study of single-phase yttrium iron garnet (YIG) nanocrystals via a rapid chemical coprecipitation,” Mater Chem Phys., vol 125, no 3, pp 646–651, 2011, doi: 10.1016/j.matchemphys.2010.10.004 [42] M Jafelicci and R H M Godoi, “Preparation and characterization of spherical yttrium iron garnet via coprecipitation,” J Magn Magn Mater., vol 226–230, no PART II, pp 1421–1423, 2001, doi: 10.1016/S0304-8853(00)00996-3 [43] M M Rashad, M M Hessien, A El-Midany, and I A Ibrahim, “Effect of synthesis conditions on the preparation of YIG powders via co-precipitation method,” J Magn Magn Mater., vol 321, no 22, pp 3752–3757, 2009, doi: 10.1016/j.jmmm.2009.07.033 [44] A G Teijeiro, D Baldomir, J Rivas, S Paz, P Vaqueiro, and A L Quintela, “Structural and magnetic characterization of YIG particles prepared using microemulsions,” J Magn Magn Mater., vol 140–144, no PART 3, pp 2129– 2130, 1995, doi: 10.1016/0304-8853(94)01402-7 [45] A Mergen and A Qureshi, “Characterization of YIG nanopowders by mechanochemical synthesis,” J Alloys Compd., vol 478, no 1–2, pp 741–744, 2009, doi: 10.1016/j.jallcom.2008.11.133 [46] M A Karami, H Shokrollahi, and B Hashemi, “Investigation of nanostructural, thermal and magnetic properties of yttrium iron garnet synthesized by mechanochemical method,” J Magn Magn Mater., 2012, doi: 10.1016/j.jmmm.2012.04.058 [47] P Vaqueiro, M A López-Quintela, J Rivas, and J M Greneche, “Annealing dependence of magnetic properties in nanostructured particles of yttrium iron garnet prepared by citrate gel process,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol 169, no 1–2 pp 56–68, 1997, doi: 10.1016/S0304-8853(96)007287 [48] M Pal and D Chakravorty, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnet by sol-gel route,” Phys E Low-Dimensional Syst Nanostructures, vol 5, no 3, pp 200–203, 1999, doi: 10.1016/S1386-9477(99)00040-5 103 [49] R D Sánchez, J Rivas, P Vaqueiro, M A López-Quintela, and D Caeiro, “Particle size effects on magnetic properties of yttrium iron garnets prepared by a sol-gel method,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol 247, no pp 92–98, 2002, doi: 10.1016/S0304-8853(02)00170-1 [50] R D Sánchez, C A Ramos, J Rivas, P Vaqueiro, and M A López-Quintela, “Ferromagnetic resonance and magnetic properties of single-domain particles of Y3Fe5O12 prepared by sol-gel method,” Phys B Condens Matter, vol 354, no 14 SPEC ISS., pp 104–107, 2004, doi: 10.1016/j.physb.2004.09.028 [51] S Hosseini Vajargah, H R Madaah Hosseini, and Z A Nemati, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnets by sol-gel combustion process: The influence of pH of precursor solution,” Mater Sci Eng B Solid-State Mater Adv Technol., vol 129, no 1–3, pp 211–215, 2006, doi: 10.1016/j.mseb.2006.01.014 [52] M Rajendran, S Deka, P A Joy, and A K Bhattacharya, “Size-dependent magnetic properties of nanocrystalline yttrium iron garnet powders,” J Magn Magn Mater., vol 301, no 1, pp 212–219, 2006, doi: 10.1016/j.jmmm.2005.06.027 [53] R Valenzuela, F Sanchez De Jesus, A M Bolarin-Miro, C A Cortes-Escobedo, and S Ammar, “Y3Fe5O12 prepared by mechanosynthesis from different iron sources,” Euromat 2011, p 1, 2011, doi: A24-P-2-41 [54] P Vaqueiro, M P Crosnier-Lopez, and M A López-Quintela, “Synthesis and characterization of yttrium iron garnet nanoparticles,” J Solid State Chem., vol 126, no 2, pp 161–168, 1996, doi: 10.1006/jssc.1996.0324 [55] S Hosseini Vajargah, H R Madaah Hosseini, and Z A Nemati, “Preparation and characterization of yttrium iron garnet (YIG) nanocrystalline powders by autocombustion of nitrate-citrate gel,” J Alloys Compd., vol 430, no 1–2, pp 339– 343, 2007, doi: 10.1016/j.jallcom.2006.05.023 [56] R H Kodama, A E Berkowitz, E J McNiff, and S Foner, “Surface spin disorder in ferrite nanoparticles,” Materials Science Forum, vol 235–238, no PART pp 643–650, 1997, doi: 10.4028/www.scientific.net/msf.235-238.643 [57] R H Kodama and A E Berkowitz, “Atomic-scale magnetic modeling of oxide nanoparticles,” Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, vol 59, no pp 6321–6336, 1999, doi: 10.1103/PhysRevB.59.6321 [58] C Binns et al., “Magnetism in exposed and coated nanoclusters studied by dichroism in X-ray absorption and photoemission,” Physica B: Condensed Matter, vol 318, no pp 350–359, 2002, doi: 10.1016/S0921-4526(02)00804-9 [59] J S Kum, S J Kim, I B Shim, and C S Kim, “Magnetic properties of Cesubstituted yttrium iron garnet ferrite powders fabricated using a sol-gel method,” J Magn Magn Mater., vol 272–276, no III, pp 2227–2229, 2004, doi: 10.1016/j.jmmm.2003.12.516 104 [60] J W Lee, J H Oh, J C Lee, and S C Choi, “Magneto-optical properties of BiYIG nanoparticles dispersed in the organic binder,” J Magn Magn Mater., vol 272–276, no III, pp 2230–2232, 2004, doi: 10.1016/j.jmmm.2003.12.924 [61] H Xu, H Yang, W Xu, and S Feng, “Magnetic properties of Ce,Gd-substituted yttrium iron garnet ferrite powders fabricated using a sol-gel method,” J Mater Process Technol., vol 197, no 1–3, pp 296–300, 2008, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2007.06.061 [62] Z Cheng, H Yang, L Yu, Y Cui, and S Feng, “Preparation and magnetic properties of Y3Fe5O 12 nanoparticles doped with the gadolinium oxide,” J Magn Magn Mater., vol 302, no 1, pp 259–262, 2006, doi: 10.1016/j.jmmm.2005.09.015 [63] F R Lamastra, A Bianco, F Leonardi, G Montesperelli, F Nanni, and G Gusmano, “High density Gd-substituted yttrium iron garnets by coprecipitation,” Mater Chem Phys., vol 107, no 2–3, pp 274–280, 2008, doi: 10.1016/j.matchemphys.2007.07.010 [64] H Liu et al., “In-situ optical and structural insight of reversible thermochromic materials of Sm3-xBixFe5O12 (x= 0, 0.1, 0.3, 0.5),” Dye Pigment., vol 145, pp 418–426, 2017, doi: 10.1016/j.dyepig.2017.06.038 [65] M Niyaifar, A Beitollahi, N Shiri, M Mozaffari, and J Amighian, “Effect of indium addition on the structure and magnetic properties of YIG,” J Magn Magn Mater., vol 322, no 7, pp 777–779, 2010, doi: 10.1016/j.jmmm.2009.11.001 [66] E Garskaite et al., “On the synthesis and characterization of iron-containing garnets (Y3Fe5O12, YIG and Fe3Al5O12, IAG),” Chem Phys., vol 323, no 2–3, pp 204–210, 2006, doi: 10.1016/j.chemphys.2005.08.055 [67] M Zarzecka-Napierala and K Haberko, “Synthesis and characterization of yttrium aluminium garnet (YAG) powders,” Process Appl Ceram., vol 1, no 1–2, pp 69– 74, 2007, doi: 10.2298/pac0702069z [68] M A Musa, R S Azis, N H Osman, J Hassan, and M M Dihom, “Structural and magnetic properties of yttrium aluminum iron garnet (YAlG) nanoferrite prepared via auto-combustion sol–gel synthesis,” J Aust Ceram Soc., vol 54, no 1, 2018, doi: 10.1007/s41779-017-0126-7 [69] K Praveena and S Srinath, “Effect of Gd3+ on dielectric and magnetic properties of Y 3Fe5O12,” J Magn Magn Mater., vol 349, pp 45–50, 2014, doi: 10.1016/j.jmmm.2013.08.035 [70] M Pal and D Chakravorty, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnet by sol – gel route,” Phys E, vol 5, pp 200–203, 2000 [71] C S Kuroda, T Y Kim, T Hirano, K Yoshida, T Namikawa, and Y Yamazaki, “Preparation of nano-sized Bi-YIG particles for micro optics applications,” 105 Electrochim Acta, 1999, doi: 10.1016/S0013-4686(99)00099-7 [72] K J Klabunde and G C Hadjipanayis, “Aerosol synthesis of gadolinium iron garnet particles,” Journal of Materials Research, vol 7, no pp 712–716, 1992, doi: 10.1557/JMR.1992.0712 [73] S G Orchinniko, “Application of synchrotron radiation to the study of magnetic materials,” Uspekhi Fiz Nauk, 1999, doi: 10.3367/ufnr.0169.199908b.0869 [74] M Newville, “Fundamentals of XAFS - What Is XAFS ? Powerpoint,” Vorlesung/Skript 2004 [75] T Shintaku and T Uno, “Preparation of Ce-substituted yttrium iron garnet films for magneto-optic waveguide devices,” Japanese Journal of Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers, vol 35, no A pp 4689– 4691, 1996, doi: 10.1143/jjap.35.4689 [76] K Matsumoto, S Sasaki, Y Yamanobe, K Yamaguchi, T Fujii, and Y Asahara, “Bismuth- and aluminum-substituted YIG single-crystal films on modified gadolinium gallium garnet single-crystal substrates,” Journal of Applied Physics, vol 70, no pp 1624–1629, 1991, doi: 10.1063/1.349527 [77] S Higuchi, Y Furukawa, S Takekawa, O Kamada, K Kitamura, and K Uyeda, “Magnetooptical properties of cerium-substituted yttrium iron garnet single crystals for magnetic-field sensor,” Sensors Actuators, A Phys., vol 105, no 3, pp 293–296, 2003, doi: 10.1016/S0924-4247(03)00104-3 [78] V G Harris et al., “Recent advances in processing and applications of microwave ferrites,” J Magn Magn Mater., vol 321, no 14, pp 2035–2047, 2009, doi: 10.1016/j.jmmm.2009.01.004 [79] T Shinohara, S Takeda, Y Matsumoto, and Y Noro, “Magnetic Properties of Polycrystalline Gadolinium Calcium Vanadium and Indium Substituted YIG,” IEEE Transactions on Magnetics, vol 11, no pp 1676–1679, 1975, doi: 10.1109/TMAG.1975.1058966 [80] F Mohmed, F A Dar, S Rubab, M Hussain, and L Y Hua, “Magnetic and thermal properties of ferromagnetic insulator: Yttrium Iron Garnet,” Ceram Int., vol 45, no 2, pp 2418–2424, 2019, doi: 10.1016/j.ceramint.2018.10.161 [81] P Paulo et al., “Synthesis , structure and magnetic properties of Y Fe 5-x Al x O 12 garnets prepared by the soft chemical method,” Process Appl Ceram., pp 211– 218, 2014 [82] R D Waldron, “Infrared Spectra of Ferrites~,” Physical Review, vol 99, no pp 1727–1729, 1955 [83] S Geller and M A Gilleo, “Structure and ferrimagnetism of yttrium and rareearth–iron garnets,” Acta Crystallogr., vol 10, no 3, pp 239–239, 1957, doi: 10.1107/s0365110x57000729 106 [84] S Klingler et al., “Measurements of the exchange stiffness of YIG films using broadband ferromagnetic resonance techniques,” Journal of Physics D: Applied Physics, vol 48, no 2015, doi: 10.1088/0022-3727/48/1/015001 [85] L B McCusker, R B Von Dreele, D E Cox, D Louër, and P Scardi, “Rietveld refinement,” vol 32, no 1, pp 36–50, 1999, doi: 10.1107/97809553602060000962 [86] R L Douglass, “Spin-wave spectrum of yttrium iron garnet,” Phys Rev., vol 120, no 5, pp 1612–1614, 1960, doi: 10.1103/PhysRev.120.1612 [87] R Gonano, E Hunt, and H Meyer, “Sublattice magnetization in yttrium and lutetium iron garnets,” Phys Rev., 1967, doi: 10.1103/PhysRev.156.521 [88] R L Douglass, “Spin-wave spectrum of yttrium iron garnet,” Physical Review, vol 120, no pp 1612–1614, 1960, doi: 10.1103/PhysRev.120.1612 [89] R C Lecraw and L R Walker, “Temperature Dependence of the Spin-Wave Spectrum of Yttrium Iron Garnet,” J Appl Phys., 1961, doi: 10.1063/1.2000390 [90] A B Harris, “Spin-wave spectra of yttrium and gadolinium iron garnet,” Phys Rev., vol 132, no 6, pp 2398–2409, 1963, doi: 10.1103/PhysRev.132.2398 [91] R D SHANNON, “Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomie Distances in Halides and Chaleogenides,” Acta Cryst Sect, vol A32, pp 751–767, 1976, doi: 10.1023/A:1018927109487 [92] A Tucciarone and P De Gasperis, “Electrical properties of iron garnet films,” Thin Solid Films, 1984, doi: 10.1016/0040-6090(84)90338-9 [93] V T H Huong, N P Duong, D T T Nguyet, S Soontaranon, and T T Loan, “Local structural change and magnetic dilution effect in (Ca2+, V5+) co-substituted yttrium iron garnet prepared by sol-gel route,” J Alloys Compd., vol 775, pp 1259–1269, 2019, doi: 10.1016/j.jallcom.2018.10.218 [94] L LANDAU and E LIFSHITZ, “On the theory of the dispersion of magnetic permeability in ferromagnetic bodies,” in Perspectives in Theoretical Physics, 1992, pp 51–65 [95] R C Lecraw and L R Walker, “Temperature Dependence of the Spin-Wave Spectrum of Yttrium Iron Garnet,” J Appl Phys., vol 32, no 3, 1961, doi: 10.1063/1.2000390 [96] E H Turner, “Interaction of phonons and spin waves in yttrium iron garnet,” Phys Rev Lett., vol 5, no 3, pp 100–101, 1960, doi: 10.1103/PhysRevLett.5.100 [97] W Jantz, J Schneider, B Andlauer, A Festk, and R F E, “(Received 12 February 1972 by E, Mollwo),” vol 10, no pp 937–940, 1972 [98] S Bhagat, H Lessoff, C Vittoria, and C Guenzer, “Spin‐wave resonance studies on chemical vapor deposited YIG films,” Physica Status Solidi (a), vol 20, no 107 pp 731–738, 1973, doi: 10.1002/pssa.2210200236 [99] J R Sandercock and W Wettling, “Light scattering from thermal acoustic magnons in yttrium iron garnet,” Solid State Commun., vol 13, no 10, pp 1729– 1732, 1973, doi: 10.1016/0038-1098(73)90276-7 [100] P J Wojtowicz, “High temperature susceptibility of garnets: Exchange interactions in YIG and LuIG,” J Appl Phys., vol 33, no 3, pp 1257–1258, 1962, doi: 10.1063/1.1728680 [101] C M Srivastava and R Aiyar, “Spin wave stiffness constants in some ferrimagnetics,” Journal of Physics C: Solid State Physics, vol 20, no pp 1119– 1128, 1987, doi: 10.1088/0022-3719/20/8/013 [102] E H Turner, “Interaction of phonons and spin waves in yttrium iron garnet,” Phys Rev Lett., 1960, doi: 10.1103/PhysRevLett.5.100 [103] B K Kuanr, “Effect of rare-earth Gd3+ on instability threshold of YIG,” J Magn Magn Mater., vol 170, no 1–2, pp 40–48, 1997, doi: 10.1016/S03048853(97)00034-6 108