Nghiên cứu sự khác nhau về cấu trúc tinh thể và tính chất bề mặt của màng mỏng fe3o4 trên các đế silic

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU SỰ KHÁC NHAU VỀ CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ TÍNH CHẤT BỀ MẶT CỦA MÀNG MỎNG FE3O4 TRÊN CÁC ĐẾ SILIC MÃ SỐ: SV2022-81 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: LÊ THỊ TRƯỜNG AN SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN Nghiên cứu khác cấu trúc tinh thể tính chất bề mặt màng mỏng Fe3O4 đế Silic SV2022-81 Thuộc nhóm ngành khoa học: SV thực hiện: Lê Thị Trường An Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 18130SEMI, Khoa học ứng dung Năm thứ: 04 /Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ vật liệu Người hướng dẫn: TS Phạm Thị Kim Hằng TP Hồ Chí Minh, 11 năm 2022 Mục lục Mục lục i Danh mục bảng biểu iii Danh mục từ viết tắt iv Danh mục biểu đồ hình ảnh v THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI vii MỞ ĐẦU x CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan vật liệu khối Fe3O4 1.1.1 Cấu trúc tinh thể 1.1.2 Các tính chất Fe3O4 1.1.2.1 Tính chất từ Fe3O4 1.1.2.2 Tính chất điện Fe3O4 1.1.2.3 Chuyển đổi Verwey (Verwey transition - VT) 1.2 Tổng quan màng mỏng Fe3O4 1.3 Ứng dụng màng mỏng Fe3O4 CHƯƠNG CHẾ TẠO VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT MÀNG Fe3O4 12 2.1 Chế tạo màng Fe3O4 12 2.1.1 Phương pháp phún xạ RF-magnetron 12 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ hóa chất sử dụng 15 2.1.3 Quá trình chế tạo màng Fe3O4 18 2.1.3.1 Quá trình chuẩn bị đế 19 2.1.3.2 Quá trình chế tạo màng Fe3O4 20 2.2 Các phương pháp khảo sát vật liệu 21 2.2.1 Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic force microscope – AFM) 21 2.2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction - XRD) 23 2.2.3 Từ kế rung (Vibrating sample magnetometer – VSM) 26 CHƯƠNG CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ HÌNH THÁI BỀ MẶT CỦA MÀNG Fe3O4 27 3.1 Sự phụ thuộc hình thái cấu trúc màng Fe3O4 đế 27 i 3.1.1 Khảo sát hình thái bề mặt màng Fe3O4 phương pháp kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) 27 3.1.2 Khảo sát cấu trúc tinh thể màng Fe3O4 phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 29 3.2 Khảo sát tính chất từ màng Fe3O4 32 KẾT LUẬN 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 ii Danh mục bảng biểu Bảng 2.1 Bảng thông tin thiết bị sử dụng q trình thực nghiệm 15 Bảng 2.2 Bảng thơng tin dụng cụ sử dụng trình thực nghiệm 17 Bảng 2.3 Bảng thơng tin hóa chất sử dụng trình thực nghiệm 17 Bảng 2.4 Các thơng số mọc màng Fe3O4 20 Bảng 3.1 Tóm tắt thông số bề mặt ảnh AFM từ hình 3.1 27 Bảng 3.2 Tóm tắt kết XRD từ hình 3.2 32 Bảng 3.3 Kết phân tích VSM từ hình 3.3 b) màng Fe3O4 34 iii Danh mục từ viết tắt MBE: Molecular beam epitaxy PLD: Pulsed laser deposition RF: Radio frequency AZO: aluminium-doped zinc oxide CFSE: crystal field stabilization energy Tv: Verwey temperature M: magnetization Tc: Curie temperature VT: Verwey transition Cc: centered cubic DC: Direct current IPA: Isopropyl Alcohol UHV: Ultra-High vacuum Ts: sputtering temperature Pd: deposition pressure AFM: Atomic force microscope XRD: X-ray diffraction FPP: four-point Probe method iv Danh mục biểu đồ hình ảnh Hình 1.1 (a) Vị trí A – Tứ diện, (b) Vị trí B – Bát diện, (c) Cấu trúc lập phương tâm diện spinel đảo Fe3O4 Hình 1.2 (a) Cấu trúc Spinel nghịch đảo lập phương Fe3O4 với vị trí tứ diện bát diện phía TV (b) cấu trúc tinh thể đơn tà méo bên TV (c) Cơ chế tương tác trao đổi kép siêu trao đổi (d) Giản đồ cấu trúc cục spin vị trí tứ diện bát diện (e) Mật độ trạng thái electron ion Fe2+ vị trí bát diện Hình 1.3 (a) Sự phân tách lượng khái niệm trimeron khối bát diện, (b) Sự thay đổi độ cảm từ (χ ′), điện trở (R) nhiệt lượng riêng TV (c) Ảnh hưởng nhiệt độ đến lượng oxy cation pha tạp nhiệt độ giảm TV Hình 1.4 Sơ đồ minh hoạ quy trình chế tạo pin mặt trời solar cells dựa Fe3O4 MNPs Hình 1.5 Ứng dụng màng mỏng Fe3O4 vào cảm biến khí H2O2 Hình 1.6 Sơ đồ minh hoạ hình thành màng xốp composite 3D nano-Ni/Fe3O4 ứng dụng pin lithium [33] 10 Hình 2.1 Minh họa chế phún xạ RF-magnetron 13 Hình 2.2 Máy phún xạ DS2000 DADA phịng thí nghiệm Cơng nghệ vật liệu trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM 15 Hình 2.3 Máy đánh sóng Elmasonic S100H phịng thí nghiệm Công nghệ vật liệu trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM 16 Hình 2.4 Máy khuấy từ IKA CMAG HS7 phịng thí nghiệm Cơng nghệ vật liệu trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM 16 Hình 2.5 Quy trình chuẩn bị đế SiO2 18 Hình 2.6 Quy trình chuẩn bị đế MgO/Ta/SiO2 18 Hình 2.7 Ảnh phác thảo màng mỏng Fe3O4 lắng đọng cấu trúc đa lớp nm MgO/5 nm Ta/SiO2 phương pháp phún xạ RF-magnetron 19 v Hình 2.8 Quy trình chuẩn bị đế MgO 20 Hình 2.9 Mơ tả ngun lý hoạt động AFM 22 Hình 2.10 Kết cấu bề mặt màng mỏng 22 Hình 2.11 Màn hình phần mềm Gwyddion 23 Hình 2.12 Mơ tả định luật Bragg 24 Hình 2.13 Sơ đồ FPP 26 Hình 3.1 Ảnh AFM (1 μm × μm) màng Fe3O4 đế a) SiO2, b) MgO, c) MgO/Ta/SiO2 28 Hình 3.2 Nhiễu xạ tia X màng Fe3O4 đế a) SiO2, b) MgO, c) MgO/Ta/SiO2 31 Hình 3.3 a) Đường cong từ trễ màng mỏng Fe3O4 đế MgO, SiO2, MgO/Ta/SiO2 với từ trường tác dụng song song với bề mặt mẫu b) Phạm vi đường cong từ trễ màng Fe3O4 khoảng từ -4 kOe đến kOe 33 vi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Sự phụ thuộc đặc tính cấu trúc tính chất điện màng mỏng Fe3O4 theo lưu lượng dịng khí - SV thực hiện: Lê Thị Trường An Mã số SV: 18130001 Nguyễn Hữu Nhựt Mã số SV: 18130033 Trương Võ Đoan Thanh Mã số SV: 17130041 - Lớp: 18130SEMI, 17130SEMI Khoa: Khoa học ứng dụng Năm thứ: 04 Số năm đào tạo: 04 - Người hướng dẫn: TS Phạm Thị Kim Hằng Mục tiêu đề tài: Ngày nay, việc sử dụng màng mỏng Fe3O4 hệ thống kỹ thuật đặc biệt lĩnh vực linh kiện điện tử trở nên phổ biến Nhờ đó, với kiến thức chuyên ngành học nhà trường, chúng em ấp ủ thực dự án với việc chế tạo màng mỏng Fe3O4 để từ tìm điều kiện phù hợp có khả ứng dụng thực tế Mục tiêu chúng em hướng tới chế tạo thành công, khảo sát so sánh, đánh giá sản phẩm từ hồn thành báo cáo tổng kết với mong muốn áp dụng tương lai Tính sáng tạo: Hiện việc chế tạo màng mỏng Fe3O4 nghiên cứu rộng rãi loại đế Silic phương pháp phún xạ Tuy nhiên, điều kiện phún xạ đặc biệt lưu lượng dịng Argon có tác động đáng kể đến cấu trúc nano tính chất khác màng mỏng Fe3O4 phún xạ RF-magnetron Theo nhiều nghiên cứu, hình thái bề mặt tính chất điện tăng cường mạnh tăng tốc độ dịng argon Ở đây, mục đích báo cáo nghiên cứu ảnh hưởng lưu lượng dịng khí argon đến đặc tính cấu trúc hình thái chế dẫn điện màng Fe3O4 mọc đế SiO2 Tuy vii nhiên việc phủ thêm lớp đệm lên đế trước phún màng Fe3O4 chưa nghiên cứu rộng rãi Bài báo cáo sử dụng lớp đệm MgO/Ta có vai trò vừa làm lớp đệm vừa lớp hỗ trợ để hạ nhiệt độ kết tinh màng Fe3O4 Từ phân tích trên, nhóm tiến hành chế tạo màng Fe3O4 đế Mgo/Ta/SiO2 lưu lượng dòng Argon khác Kết nghiên cứu: Chúng nghiên cứu ảnh hưởng lưu lượng dịng Argon đến hình thái bề mặt tính chất điện màng Fe3O4 Kết từ ảnh AFM cho thấy màng Fe3O4 mọc đế hình thành từ hạt hình cầu có kích thước tương đối đồng Khi áp suất lắng đọng tăng lên, ta thấy độ gồ ghề RMS tăng lên đáng kể mẫu C cho thấy kích thước hạt trung bình 74,3 ± 4,5 nm bề mặt thô ráp với độ gồ ghề RMS 7,5 ± 1,2 nm Hình XRD cho thấy tăng áp suất lắng đọng lên đến 10 mTorr, mẫu C xuất đỉnh Fe3O4 (004) có kết cấu cao, chứng tỏ mẫu C có độ kết tinh tốt ba mẫu Bên cạnh đó, phép đo FPP cho thấy mẫu C, lắng đọng 10 mTorr, thu điện trở suất RT thấp 2,2 × 10-2 .cm giá trị Tv cao 110,1 K, cho thấy có độ kết tinh tốt độ phân cực gần với giá trị khối Từ ta kết luận chất lượng kết tinh tính chất điện Fe3O4 phụ thuộc nhiều vào tốc độ dịng khí Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Tài liệu tham khảo cho nghiên cứu khoa học môn công nghệ vật liệu khoa khoa học ứng dụng Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Tạp chí Journal of technical education science viii 3.1.2 Khảo sát cấu trúc tinh thể màng Fe3O4 phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Cấu trúc màng Fe3O4 đế SiO2, MgO, MgO/Ta/SiO2 khảo sát phương pháp XRD minh hoạ hình 3.2 Hình 3.2.a cho thấy rõ đỉnh Fe3O4 (311) mẫu Fe3O4/SiO2 Điều ngụ ý số lượng tinh thể nhiều mẫu xếp dọc theo hướng mạng (311) Chứng tỏ màng định hướng tốt (311) mẫu không lẫn oxit sắt khác FeO hay Fe2O3 Độ rộng bán đỉnh từ (full width at half maximum - FWHM) đỉnh Fe3O4 (311) mẫu Fe3O4/SiO2 0,416o Trong hình 3.2 b, mẫu Fe3O4/MgO thể rõ đỉnh Fe3O4 (400) có định hướng cao Từ mẫu Fe3O4/MgO cho ta thấy đỉnh MgO (200) Fe3O4 (400) chồng lên khoảng cách giống hàng nguyên tử oxy theo hướng (100) 2,106 Å MgO 2,099 Å Fe3O4 [45] Mẫu Fe3O4/MgO hoàn toàn phù hợp với kết [46, 47], Fe3O4 mọc MgO (100) màng phát triển theo hướng có kết cấu mạng tinh thể (100) Độ rộng bán đỉnh (FWHM) mẫu Fe3O4/MgO xác định 0,716o So sánh hai mẫu Fe3O4/SiO2 Fe3O4/MgO với mẫu Fe3O4/MgO/Ta/SiO2, ta thấy xuất hai đỉnh Fe3O4 (311) Fe3O4 (400) Fe3O4 mọc đế SiO2 với lớp đệm MgO/Ta hình 3.2 c Các đỉnh xuất phù hợp với cấu trúc spinel nghịch đảo bình phương Fe3O4 cho thấy màng màng đa tinh thể Bên cạnh ta thấy Fe3O4 phát triển với hướng kết tinh theo hướng (100) có lớp đệm MgO mọc chất vô định SiO2 Thêm vào đó, hình 3.2 cho thấy đỉnh Fe3O4 mẫu Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 có dịch chuyển sang góc cao so với giá trị khối (xem Bảng 3.2) Sự dịch chuyển cho gây ứng suất kéo mặt phẳng màng [26] Từ bảng 3.2 cho thấy độ rộng bán đỉnh (FWHM) đỉnh Fe3O4 (311) mẫu Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 (0,390o) nhỏ mẫu Fe3O4/SiO2 (0,416o) Sự khác biệt Fe3O4 mọc chất vơ định hình SiO2 với phù hợp mạng tinh thể Fe3O4 MgO (-0,31%) [48] khiến màng có định hướng tốt Độ rộng bán đỉnh đỉnh Fe3O4 (400) MgO (200) chồng chập lên mẫu Fe3O4/MgO khoảng 29 0,716o Giá trị lớn giá trị đo đỉnh Fe3O4 (400) màng Fe3O4 mọc trực tiếp MgO/Ta/SiO2 điều kiện lắng đọng tương tự 0,225o, điều cho thấy mẫu Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 có định hướng cao Sự khác biệt lớn giá trị FWHM đỉnh Fe3O4 (400) mẫu Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 so với đỉnh mẫu Fe3O4/MgO cho thấy phù hợp mạng tinh thể Fe3O4 so với MgO/Ta nhỏ so với MgO Kết phân tích thu XRD tóm tắt Bảng 3.2 2θ lý thuyết ước tính cách sử dụng tham số mạng Fe3O4 (a = 8,3967 Å [5]), định luật Bragg sử dụng để đo giá trị khoảng cách mặt phẳng d(hkl) [49] 2d × sinθ = nλ (3.1) λ bước sóng tia X (ở Cu Kα = 1,54 Å), n bậc nhiễu xạ (n = 1), d khoảng cách mạng tinh thể Giá trị d khoảng cách mạng đỉnh Fe3O4 (311) Fe3O4 (400) mẫu Fe3O4 MgO/Ta/SiO2 gần với giá trị d tiêu chuẩn tương ứng 2,532 2,099 [50] Những kết mẫu Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 có chất lượng màng tốt có độ kết tinh tốt mẫu 30 Hình 3.2 Nhiễu xạ tia X màng Fe3O4 đế a) SiO2, b) MgO, c) MgO/Ta/SiO2 31 Bảng 3.2 Tóm tắt kết XRD từ hình 3.2 Thơng tin đỉnh FWHM Mẫu spacing 2θ ( ) (o) 35,49 35,54 0,416 2,523 - 43,06 0,716 2,098 Fe3O4 (3 1) 35,49 35,69 0,390 2,513 Fe3O4 (4 0) 43,13 43,39 0,225 2,083 (h k l) Fe3O4/SiO2 2θ (o) lý d- Fe3O4 (3 1) thuyết o (Å) MgO Fe3O4/MgO (200)/Fe3O4 (4 0) Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 3.2 Khảo sát tính chất từ màng Fe3O4 Đường cong từ hóa màng mỏng Fe3O4 đo từ kế mẫu rung (VSM) với từ trường bên đặt song song với bề mặt mẫu nhiệt độ phịng (Room temperature RT) Như thể hình 3.3 a, vòng từ trễ thu màng mỏng Fe3O4 phún đế MgO, SiO2 MgO/Ta/SiO2 Độ từ hóa bão hịa (Saturation magnetization - Ms) mẫu màng mỏng Fe3O4/MgO, Fe3O4/SiO2 Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 120,3, 132,9 296,7 emu/cc RT Mỗi giá trị Ms màng mỏng Fe3O4 thấp giá trị Fe3O4 vật liệu khối (470 emu/cc) [51], điều cho thấy có diện miền liên kết trao đổi phản sắt từ thông qua khuyết tật biên đối pha (Antiphase boundary - APB) Mật độ khuyết tật APB cao độ lệch mạng Fe3O4 MgO [45] [52-54] Xét mẫu Fe3O4/MgO/Ta/SiO2, độ lệch mạng lớp Ta MgO lớp MgO màng Fe3O4 có khác đáng kể Ứng suất gây sai lệch mạng tinh thể với lớp đệm MgO Ta làm thay đổi phát triển Fe3O4 Tuy nhiên, tác động tổng thể MgO Ta lại làm giảm mật độ APB hai lớp đệm có đối xứng tinh thể khác nhau, cụ thể Ta mang cấu trúc lập phương tâm khối MgO mang cấu trúc lập phương tâm diện [55] Mẫu 32 Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 có giá trị độ từ hóa bão hịa 63,1% so với vật liệu khối, điều thể mẫu có đặc tính sắt từ mạnh so với mẫu hai đế lại Những nhận xét phù hợp với kết kiểm tra nhiều nghiên cứu [56-58] Giá trị lực kháng từ (Coercivity - Hc) màng Fe3O4 lắng đọng đế SiO2, MgO MgO/Ta/SiO2 143,9, 470,6 302,5 Oe Sự chênh lệch giá trị Hc xuất biên đối pha (APB) khiến trình bão hịa trở nên khó khăn Từ hố dư (Remanent magnetization - Mr) màng lắng đọng đế SiO2, MgO MgO/Ta/SiO2 có giá trị 85,9, 80,8 193,0 emu/cc Qua đó, khẳng định cấu trúc tinh thể màng Fe3O4 cải thiện ảnh hưởng lớp đệm MgO/Ta, mật độ khuyết tật APB thấp làm giảm ảnh hưởng tương tác phản sắt từ tồn qua ranh giới, màng Fe3O4 đạt độ bão hòa từ trường thấp khiến cho màng Fe3O4 có tính chất sắt từ vượt trội Kết luận phù hợp với kết nhiều báo cáo nghiên cứu [55] [60] a) b) Hình 3.3 a) Đường cong từ trễ màng mỏng Fe3O4 đế MgO, SiO2, MgO/Ta/SiO2 với từ trường tác dụng song song với bề mặt mẫu b) Phạm vi đường cong từ trễ màng Fe3O4 khoảng từ -4 kOe đến kOe 33 Bảng 3.3 Kết phân tích VSM từ hình 3.3 b) màng Fe3O4 Mẫu Hc (Oe) Ms Mr Ms/Ms (bulk) (emu/cc) (emu/cc) (%) Fe3O4/ SiO2 143,9 132,9 85,9 28,3 Fe3O4/ MgO 470,6 120,3 80,8 23,1 Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 302,5 296,7 193,0 63,1 34 KẾT LUẬN Trong luận văn này, màng Fe3O4 phún xạ thành công loại đế khác SiO2, MgO, MgO/Ta/SiO2 điều kiện công suất phún, nhiệt độ thời gian nung ủ Chúng rút kết luận sau: Qua phép đo AFM, tất màng Fe3O4 có hình thái bề mặt hạt trịn tương đối Khi thêm lớp đệm lên đế SiO2 kích thước hạt Fe3O4 độ gồ ghề bề mặt tăng lên đáng kể Độ lệch mạng lớp (nền - đệm - màng) mẫu hoàn toàn khác nhau, điều tác động cộng hưởng tạo ứng suất lớn so với mẫu Fe3O4/MgO mà chèn lớp đệm MgO/Ta đế SiO2, độ RMS roughness kích thước hạt màng Fe3O4 tăng lên Kết XRD cho thấy lớp đệm MgO/Ta giúp cải thiện cấu trúc tinh thể màng mỏng Fe3O4 Các đỉnh Fe3O4 (311) Fe3O4 (400) xuất phù hợp với cấu trúc spinel nghịch đảo bình phương Fe3O4 cho thấy màng màng đa tinh thể Những kết mẫu Fe3O4/MgO/Ta/SiO2 có chất lượng màng tốt có độ kết tinh tốt mẫu Từ phép đo VSM, thấy màng Fe3O4 có tính chất sắt từ vượt trội phún xạ đế MgO/Ta/SiO2 có giá trị độ từ hóa bão hòa 63,1% so với vật liệu khối, điều thể mẫu có đặc tính sắt từ mạnh so với mẫu hai đế lại Bên cạnh kết trên, việc xuất khuyết tật biên đối pha (APB) khiến cho mẫu chưa tối ưu, yếu tố vô quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất từ vật liệu từ tính Fe3O4 Nhờ việc nghiên cứu để thay đổi yếu tố trình tạo màng nhằm giúp làm giảm biên đối pha (APB) chủ đề thú vị để nghiên cứu tương lai 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S A Morrison et al., “Magnetic and structural properties of nickel-zinc ferrite nanoparticles synthesized at room temperature” J Appl Phys., vol 95, no 11 I, pp 6392– 6395, 2004, doi: 10.1063/1.1715132 [2] Lee Blaney; “Magnetite (Fe3O4): Properties, Synthesis, and Applications”; Lehigh Preserve; Volume 15 – 2007; Volume 15 - 2007 [3] A S Teja and P.-Y Koh, “Synthesis, properties, and applications of magnetic iron oxide nanoparticles,” Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials, vol 55, no 1-2, pp 22–45, 2009 [4] F Walz, “The Verwey transition - A topical review,” J Phys Condens Matter, vol 14, no 12, 2002, doi: 10.1088/0953-8984/14/12/203 [5] X Wang, Y Liao, D Zhang, T Wen, and Z Zhong, “A review of Fe3O4 thin films: Synthesis, modification and applications,” J Mater Sci Technol., vol 34, no 8, pp 1259– 1272, 2018, doi: 10.1016/j.jmst.2018.01.011 [6] S.A Kulkarni, P S Sawadh, K K Kokate, “Synthesis and Characterization of Fe3O4 Nanoparticles for Engineering Applications”, International Journal of Computer Applications (IJCA) 2012 [7] B D Cullity and C D Graham, “Introduction to Magnetic materials”, Second Edi WILEY, 2009 [8] Bohra, Murtaza; Agarwal, Nishit; Singh, Vidyadhar, “A Short Review on Verwey Transition in Nanostructured Fe3O4 Materials” Journal of Nanomaterials, 2019, 1– 18 doi:10.1155/2019/8457383 [9] J A Cuenca, K Bugler, S Taylor et al., “Study of the magnetite to maghemite transition using microwave permittivity and permeability measurements,” Journal of Physics: Condensed Matter, vol 28, no 10, article 106002, 2016 [10] M.A Gilleo, “Superexchange interaction energy for Fe3+-O2−- Fe3+ linkages,” Physical Review, vol 109, no 3, pp 777–781, 1958 36 [11] C Zener, “Interaction between the d-shells in the transition metals II Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure,” Physical Review, vol 82, no 3, pp 403–405, 1951 [12] H Y Huang, Z Y Chen, R P Wang et al., “Jahn-Teller distortion driven magnetic polarons in magnetite,” Nature Communications, vol 8, article 15929, 2017 [13] C Schmitz-Antoniak, D Schmitz, A Warland et al., “Reversed ageing of Fe3O4 nanoparticles by hydrogen plasma,” Scientific Reports, vol 6, no 1, 2016 [14] E J W Verwey and P W Haayman, “Electronic conductivity and transition point of magnetite (“Fe3O4”),” Physica, vol 8, no 9, pp 979–987, 1941 [15] Z Tarnawski, A Wiecheć, M Madej et al., “Studies of the Verwey transition in magnetite,” Acta Physica Polonica A, vol 106, no 5, pp 771–775, 2004 [16] L R Bickford Jr., “The low temperature transformation in ferrites,” Reviews of Modern Physics, vol 25, no 1, pp 75–79, 1953 [17] A Kozłowski, Z Kąkol, and Z Tarnawski, “Magnetite Fe3O4: the correlated electronphonon system,” Acta Physica Polonica A, vol 111, no 4, pp 537–547, 2007 [18] Maria Benelmekki, Andreas Erbe; “Nanostructured thin films background, preparation and relation to the technological revolution of the 21st century”; Nanostructured Thin Films; ISBN 978-0-08-102572-7 [19] G Q Gong, A Gupta, Gang Xiao, W Qian and V P Dravid; “Magnetoresistance and magnetic properties of epitaxial magnetite thin films”; PHYSICAL REVIEW B; S0163-1829~97!01234-4 [20] Xianjie Wang, Yu Sui, Jinke Tang, Cong Wang, Xingquan Zhang, Zhe Lu, Zhiguo Liu, Wenhui Su, Xiankui Wei, and Richeng Yu; “Amplification of magnetoresistance of magnetite in an Fe3O4 – SiO2 – Si structure”; AIP Publishing; 37 [21] Ram Prakash, R J Choudhary, L S Sharath Chandra, N Lakshmi and D M Phase; “Electrical and magnetic transport properties of Fe3O4 thin films on GaAs (100) substrate”; PACS Nos.: 75.50 Gg, 73.61.-r, 75.47.-m [22] W B Mi, E Y Jiang, and H L Bai; “Electrical transport properties and magnetoresistance of polycrystalline Fe3O4/p –Si heterostructures”; Journal of Applied Physics 107, 103922 (2010); doi: 10.1063/1.3429082 [23] R Bradley; “Optimisation of Fe3O4 thin films and nanostructures for atom trapping applications”; no July, 2017; [Online] Available: http://etheses.whiterose.ac.uk/19747/ [24] T Nagahama et al.; “Magnetic properties of epitaxial Fe3O4 films with various crystal orientations and tunnel magnetoresistance effect at room temperature”; Appl Phys Lett., vol 105, no 10, 2014, doi: 10.1063/1.4894575 [25] W Eerenstein, T T M Palstra, T Hibma, and S Celotto; “Origin of the increased resistivity in epitaxial (formula presented) films”; Phys Rev B - Condens Matter Mater Phys., vol 66, no 20, pp 1–4, 2002, doi: 10.1103/PhysRevB.66.201101 [26] S Syed, Y Endo, T Sato, Y Kawamura, and R Nakatani; “Change of magnetic properties and structure in Fe3O4 films on Si substrates with annealing temperature”; Mater Trans.; vol 49; no 1, pp 175–178, 2008; doi: 10.2320/matertrans.MRA2007200 [27] J P Hong et al.; “Room temperature formation of half-metallic Fe3O4 thin films for the application of spintronic devices”; Appl Phys Lett.; vol 83; no 8; pp 1590–1592, 2003; doi: 10.1063/1.1604466 [28] Kai Wang, He Ren, Chao Yi, Chang Liu, Hangxing Wang, Lin Huang, Haoli Zhang, Alamgir Karim, and Xiong Gong; “Solution-Processed Fe3O4 Magnetic Nanoparticle Thin Film Aligned by an External Magnetostatic Field as a Hole Extraction Layer for Polymer Solar Cells”; dx.doi.org/10.1021/am4033179 | ACS Appl Mater Interfaces 2013, 5, 10325−10330 38 [29] L Zhang, Y Zhai, N Gao, D Wen, S Dong, Electrochem Commun 10 (2008); “A sensitive enzymeless hydrogen-peroxide sensor based on epitaxially-grown Fe3O4 thin film”; 10325-10330.1524-1526 [30] X Liu, H Zhu, X Yang, Talanta 87 (2011) 243-248; “An amperometric hydrogen peroxide chemical sensor based on graphene-Fe3O4 multilayer films modified ITO electrode.” [31] Mohammad Shahnawaze Ansari, Mohd Hafiz Dzarfan Othman, Mohammad Omaish Ansari, Sana Ansari, Huda Abdullah; “Reactively sputtered half-metallic Fe3O4 thin films at room temperature on polymethyl methacrylate: A perspective for flexible spintronics”; Ceramics International; https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.04.270 [32] Lulu Cao, Qingjie Guo, Jian Liang, Zhaoxia Kou, Xiaochao Zhou, Zhaocong Huang, Ya Zhai, Jun Du, Biao You, Huihui Zhao, Qi Li, Wen Zhang, Andrew Thye Shen Wee, Ping Kwan Johnny Wong & Xiaojiang Yu; “Preparation of sputtered Fe3O4 thin film” Journal of Materials Science: Materials in Electronics volume 32, pages23645–23653 (2021) [33] Qin-qin Xiong, Jiang-ping Tu, Yi Lu, Jiao Chen, Ying-xia Yu, Xiu-li Wanga and Chang-dong Gu; “Three-dimensional porous nano-Ni/Fe3O4 composite film: enhanced electrochemical performance for lithium-ion batteries”; Issue 35, 2012 [34] Qianhui Wu, Ming Chen, Kaiyu Chen, Shishuang Wang, Chengjiao Wang & Guowang Diao; “Fe3O4-based core/shell nanocomposites for high-performance electrochemical supercapacitors”; Journal of Materials Science volume 51, pages 1572–1580 (2016) [35] Ruizhi Li, Xiao Ren, Fan Zhang, Cheng Dua and Jinping Liu; “Synthesis of Fe3O4/SnO2 core–shell nanorod film and its application as a thin-film supercapacitor electrode”; Issue 41, 2012 [36] Zhe Zhang, Xianyang Lu, Yu Yan, Jiahua Lu, Zhuoyi Li, Qi Liu, Fangyuan Zhu, Jiefeng Cao, Yong Wang, Zhaocong Huang, Ya Zhai, Yao Li, Xuezhong Ruan, Liang He, Jing Wu, Jun Du, Rong Zhang, and Yongbing Xu; “Direct observation of spin polarization 39 in epitaxial Fe3O4(001)/MgO thin films grown by magnetron sputtering”; Appl Phys Lett 120, 182403 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0091241 [37] Đào Đình Thuần, Nguyễn Văn Dũng; " Nghiên cứu chế tạo ứng dụng vật liệu nano Fe3O4 pha tạp mangan (Mn) để xử lý nước ô nhiễm As (III)"; Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam 62(6) 6.2020 [38] D.R Sahu, “Studies on the properties of sputterdeposited Ag-doped ZnO films”, Microelectronics J 38 (2007) 1252–1256 [39] M Di Giulio, G Micocci, A Serra, A Tepore, R Rella, P Siciliano, “SnO2 thin films for gas sensor prepared by r.f reactive sputtering”, Sensors Actuators B Chem 25 (1995) 465–468 [40] J Singh, S.A Khan, J Shah, R.K Kotnala, S Mohapatra, “Nanostructured TiO2 thin films prepared by RF magnetron sputtering for photocatalytic applications”, Appl Surf Sci 422 (2017) 953–961 [41] A.P Amalathas, M.M Alkaisi, “Effects of film thickness and sputtering power on properties of ITO thin films deposited by RF magnetron sputtering without oxygen”, J Mater Sci Mater Electron 27 (2016) 11064–11071 [42] C Teng, “Investigation of Electrodeposited Magnetite Films: Formation and 2008, Characterization,” [Online] Available: http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.503164%5Cnpapers3://publication/uui d/C72F96A3-A293-49BB-8ED2-90FEA2F5367D [43] Richard S Waremra and Philipus Betaubun; Analysis of Electrical Properties Using the four-point Probe Method; E3S Web of Conferences 73, (2018); https://doi.org/10.1051/e3sconf/20187313019 [44] M Yamaura and D Fungaro, "Synthesis and characterization of magnetic adsorbent prepared by magnetite nanoparticles and zeolite from coal fly ash," Journal of Materials Science, vol 48, pp 5093-5101, 2013 40 [45] Rajendra N Goyal, Davinder Kaur, and Ashish K Pandey, “Substrate Dependent Structural and Magnetic Properties of Pulsed Laser Deposited Fe3O4 Thin Films” Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol 10, 8018–8025, 2010 doi:10.1166/jnn.2010.3004 [46] Bradley, Ruth (2017), “Optimisation of Fe3O4 thin films and nanostructures for atom trapping applications” PhD thesis, University of Sheffield [47] H Kobori, D Shimizu, A Sugimura, T Taniguchi, A Ando, H Kawanaka, Y Naitoh and T Shimizu, “Structure-Disorder induced Magneto-Resistance Intensification on SpinDependent-Conduction in Magnetite (Fe3O4) Thin Film produced by RF Magnetron Sputtering Method”, Journal of Physics: Conference Series 150 (2009) 022042, doi:10.1088/1742-6596/150/2/022042 [48] D Reisinger, M Schonecke, T Brenninger, M Opel, A Erb, L Alff, and R Gross, “Epitaxy of Fe3O4 on Si (001) by pulsed laser deposition using a TiN/MgO buffer layer, Journal of Applied Physics 94, 1857 (2003); doi: 10.1063/1.1587885 [49] C Kittel (2005) “Introduction to solid state physics” (8th ed.), Hoboken: John Wiley & Sons, Ch [50] Mandeep Singh, Pavel Ulbrich, Vadym Prokopec, Pavel Svoboda, Eva Santava, Frantisek Stepanek, “Vapour phase approach for iron oxide nanoparticle synthesis from solid precursors” Journal of Solid State Chemistry 200 (2013) 150–156 http://dx.doi.org/10.1016/j.jssc.2013.01.037 [51] Chen, B.L., et al., “Asymmetric anisotropic magnetoresistance in epitaxial Fe3O4 thin films” Physics Letters A, 2015 379(30): p 1780-1784 [52] Li, P., E.Y Jiang, and H.L Bai, “Fourfold symmetric anisotropic magnetoresistance based on magnetocrystalline anisotropy and antiphase boundaries in reactive sputtered epitaxial Fe3O4 films” Applied Physics Letters, 2010 96(9): p 092502 [53] Kumar, A., et al., “Effect of in-situ electric field-assisted growth on anti-phase boundaries in epitaxial Fe3O4 thin films on MgO” 2018 41 [54] Arras, R., L Calmels, and B Warot-Fonrose, “Electronic structure near antiphase boundaries in magnetite” Journal of Physics: Conference Series, 2010 200(3): p 032004 [55] C Magen, E Snoeck, U Lüders, and J F Bobo, “Effect of metallic buffer layers on the antiphase boundary density of epitaxial Fe3O4”, Journal of applied physics 104, 013913 (2008) [56] Seneor, P., et al., “Large magnetoresistance in tunnel junctions with an iron oxide electrode” Applied Physics Letters, 1999 74(26): p 4017-4019 [57] Margulies, D.T., et al., “Anomalous moment and anisotropy behavior in Fe3O4 films” Physical Review B, 1996 53(14): p 9175-9187 [58] Bobo., J.F., et al., “Magnetic behavior and role of the antiphase boundaries in Fe3O4 epitaxial films sputtered on MgO (001)” Eur Phys J B, 2001 24: p 43-49 [59] Zhe Zhang, Xianyang Lu, Yu Yan, Jiahua Lu, Zhuoyi Li, Qi Liu, Fangyuan Zhu, Jiefeng Cao, Yong Wang, Zhaocong Huang, Ya Zhai, Yao Li, Xuezhong Ruan, Liang He, Jing Wu, Jun Du, Rong Zhang, and Yongbing Xu; “Direct observation of spin polarization in epitaxial Fe3O4(001)/MgO thin films grown by magnetron sputtering”; Appl Phys Lett 120, 182403 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0091241 [60] Jihuyn Kook, “Optimization of properties of Fe₃O₄ thin films deposited by RFmagnetron sputtering”, Ewha Womans University Graduate School, 2016 [61] F J Pedrosa, J.L.F Cu˜nado, P Perna,1 M Sanz, M Oujja, E Rebollar, J.F Marco, J de la Figuera, M Monti, M Castillejo, M Garc´ıa-Hern´andez, F Mompe´an, J Camarero, and A Bollero, “Towards magnetic control of magnetite”, arXiv:1905.04961v1, 2019 42