Nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của pherit ganet r3fe5o12 r y gd tb dy ho kích thước nanomet

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -- ĐÀO THỊ THỦY NGUYỆT NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA PHERIT GANET R3Fe5O12 (R = Y, Gd, Tb, Dy, Ho) KÍCH THƢỚC NANOMET LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -- ĐÀO THỊ THỦY NGUYỆT NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA PHERIT GANET R3Fe5O12 (R = Y, Gd, Tb, Dy, Ho) KÍCH THƢỚC NANOMET Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã số: 62440123 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Phúc Dương GS TSKH Thân Đức Hiền Hà Nội - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn PGS TS Nguyễn Phúc Dương GS TSKH Thân Đức Hiền Các số liệu, kết luận án hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình Tác giả luận án Đào Thị Thủy Nguyệt Thay mặt tập thể hướng dẫn PGS TS Nguyễn Phúc Dƣơng LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến PGS TS Nguyễn Phúc Dương GS TSKH Thân Đức Hiền, hai người thầy nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ tơi mặt chuyên môn suốt thời gian học tập nghiên cứu viện ITIMS Tôi vô biết ơn cảm động trước lời động viên kịp thời, lời góp ý chân thành hai thầy lúc khó khăn cơng việc lẫn sống Với tôi, người anh lớn, người cha lớn mà tơi tự hào học tập trưởng thành hướng dẫn giúp đỡ hai thầy Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện ITIMS thầy, cô, anh, chị cán nhân viên Viện ITIMS, tạo điều kiện giúp đỡ thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn TS Takuya Satoh, Khoa Vật lý, Trường Đại học Tổng hợp Kyushu, Nhật Bản, người giúp thực phép đo từ nhiệt độ thấp Tôi xin cảm ơn tập thể anh chị em nghiên cứu sinh, học viên cao học học tập giúp đỡ lĩnh vực chuyên môn sống Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn bố mẹ đại gia đình nội ngoại hai bên, bạn bè – người ủng hộ động viên tơi hồn thành tốt cơng việc Cảm ơn chồng gái Minh Khuê – quà bất ngờ, niềm động viên khích lệ lớn thời gian thực luận án Tôi mong người nhận lấy từ lịng biết ơn tình cảm tốt đẹp Chúc người mạnh khỏe, vui vẻ lại bước tiếp chặng đường Hà Nội ngày 26 tháng năm 2014 Tác giả Đào Thị Thủy Nguyệt MỤC LỤC Mở đầu Chƣơng Tổng quan pherit ganet dạng khối dạng hạt kích thƣớc nanomet 1.1 Pherit ganet dạng khối 1.1.1 Cấu trúc tinh thể pherit ganet 1.1.2 Các tính chất từ pherit ganet 1.1.2.1 Mômen từ 1.1.2.2 Nhiệt độ bù trừ 13 1.1.2.3 Dị hướng từ tinh thể 13 1.1.2.4 Lực kháng từ quanh điểm bù trừ 16 1.1.3 Một số ứng dụng pherit ganet 22 1.1.3.1 Pherit ganet linh kiện cao tần linh kiện truyền dẫn tín hiệu vô tuyến 22 1.1.3.2 Pherit ganet ứng dụng quang học 23 1.1.3.3 Pherit ganet ứng dụng làm lạnh từ 24 1.1.3.4 Pherit ganet ứng dụng y sinh 25 1.1.3.5 Các ứng dụng khác 25 1.2 Pherit ganet dạng hạt kích thƣớc nanomet 26 1.2.1 Các hạt nano YIG 26 1.2.1.1 Ảnh hưởng công nghệ chế tạo lên cấu trúc kích thước hạt 26 1.2.1.2 Ảnh hưởng kích thước hạt lên mơmen từ nhiệt độ Curie 29 1.2.1.3 Ảnh hưởng kích thước hạt lên lực kháng từ 33 1.2.1.4 Ảnh hưởng nguyên tố pha tạp lên cấu trúc tính chất 39 1.2.2 Các hạt nano pherit ganet đất RIG 43 1.2.2.1 Ảnh hưởng công nghệ chế tạo lên cấu trúc vật liệu 43 1.2.2.2 Ảnh hưởng biến đổi hóa trị ion từ tính lên mơmen từ nhiệt độ Curie 43 1.3 Kết luận chƣơng 45 Chƣơng Công nghệ chế tạo phƣơng pháp nghiên cứu 47 2.1 Các phƣơng pháp chế tạo hạt nano pherit ganet 47 2.1.1 Phương pháp nghiền bi 48 2.1.2 Phương pháp đồng kết tủa từ dung dịch 49 2.1.3 Phương pháp sol-gel 50 2.1.4 Các phương pháp khác 53 2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc tính chất từ 53 2.2.1 Phương pháp phân tích nhiệt DTA-TGA 53 2.2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X 54 2.2.3 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua 55 2.2.4 Phân tích thành phần hóa học phổ tán sắc lượng 56 2.2.5 Phương pháp hiển vi điện tử quét 56 2.2.6 Phương pháp nghiên cứu tính chất từ thiết bị giao thoa kế lượng 57 tử siêu dẫn SQUID 2.2.7 Phương pháp nghiên cứu tính chất từ thiết bị từ kế mẫu rung VSM 2.3 Kết luận chƣơng Chƣơng Cấu trúc tính chất từ hạt Y3Fe5O12 kích thƣớc nanomet 58 58 60 3.1 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu gel YIG 61 3.2 Cấu trúc, kích thƣớc thành phần hạt nano YIG 62 3.3 Tính chất từ hạt nano YIG 65 3.3.1 Mômen từ 65 3.3.2 Nhiệt độ Curie 71 3.3.3 Lực kháng từ 73 3.3.4 Hằng số dị hướng tương tác hạt 74 3.4 Kết luận chƣơng 76 Chƣơng Cấu trúc tính chất từ hạt Gd3Fe5O12 kích thƣớc nanomet 78 4.1 Cấu trúc, kích thƣớc thành phần hạt nano GdIG 79 4.2 Tính chất từ hạt nano GdIG 81 4.2.1 Mômen từ, nhiệt độ bù trừ nhiệt độ Curie 81 4.2.2 Độ cảm từ từ trường cao 88 4.2.3 Lực kháng từ dị hướng từ tinh thể 91 4.3 Kết luận chƣơng 94 Chƣơng Cấu trúc tính chất từ hạt R3Fe5O12 (R = Tb, Dy, Ho) kích thƣớc nanomet 5.1 Cấu trúc, kích thƣớc thành phần hạt nano RIG (R = Tb, Dy, Ho) 5.2 Tính chất từ hạt nano RIG (R = Tb, Dy, Ho) 95 96 99 5.2.1 Mômen từ tự phát, nhiệt độ Curie nhiệt độ bù trừ 100 5.2.2 Độ cảm từ từ trường cao 109 5.2.3 Lực kháng từ dị hướng từ tinh thể 111 5.3 Kết luận chƣơng 113 Kết luận kiến nghị 114 Tài liệu tham khảo DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt RIG: R3Fe5O12 (R = Y, Gd, Dy, Ho, Tb) Pherit ganet đất YIG: Y3Fe5O12 GdIG: Gd3Fe5O12 DyIG: Dy3Fe5O12 HoIG: Ho3Fe5O12 TbIG: Tb3Fe5O12 DTA: Phân tích nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis) EDX: Phổ tán sắc lượng tia X (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) FC: Làm lạnh có từ truờng (Field Cooled) FESEM: Hiển vi điện tử quét phát xạ trường (Field Emission Scanning Electron Microscope) FMR Phổ cộng hưởng sắt từ (Ferromganetic Resonance) MFA: Phương pháp gần trường phân tử (Molecular Field Approximation) SQUID: Thiết bị giao thoa kế luợng tử siêu dẫn (Superconducting Quantum Interference Device) SEM: Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) TEM: Kính hiển vi diện tử truyền qua (Transmission Eelectron Microscope) TGA: Phân tích nhiệt khối luợng (Thermogravimetry Analysis) VSM: Từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer) XRD: Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction) XPS: Phổ huỳnh quang tia X (X-ray Photoelectron Spectroscopy) ZFC: Làm lạnh khơng có từ truờng (Zero Field Cooled) Các kí hiệu µ : Mơmen từ riêng hạt  : Số mũ tới hạn hàm Bloch ν : Số mũ độ dài tương quan  : Thời gian hồi phục siêu thuận từ µB : Manheton-Bo a : Hằng số mạng  : Mật độ khối lượng M: Phân tử lượng NA : Số Avogadro [a], {c}, (d) : Ba phân mạng pherit ganet Ds, Dc : Kích thuớc giới hạn siêu thuận từ kích thước giới hạn đơn đơmen D : Kích thuớc trung bình hạt dTEM : Kích thước hạt xác định theo ảnh TEM dSEM : Kích thước hạt xác định theo ảnh SEM dXRD : Kích thước tinh thể xác định từ nhiễu xạ tia X H : Từ trường Hc: Lực kháng từ I : Từ dộ J : Tích phân tương tác trao dổi K : Hằng số dị hướng Keff : Hằng số dị hướng từ hiệu dụng KS : Hằng số dị hướng bề mặt L(a) : Hàm Langevin Ms : Mômen từ tự phát S : Mômen spin L : Mômen từ quỹ đạo t : Ðộ dày lớp vỏ phi từ T: Nhiệt độ TB : Nhiệt độ khóa (blocking) TC : Nhiệt dộ Curie Tcomp : Nhiệt độ bù trừ T0 : Thông số đặc trưng cho tương tác hạt Ttk : Nhiệt độ thiêu kết ttk : Thời gian thiêu kết V : Thể tích hạt  : Độ cảm từ kB : số Boltzman A : hệ số phụ thuộc góc từ trường đặt vào trục tinh thể YIG với phân mạng Y phi từ Cũng trật tự ion đất có tương tác yếu lớp vỏ, hạt nano pherit ganet đất thể độ cảm từ vùng từ trường cao lớn đáng kể so với mẫu khối tương ứng So với mẫu hạt có dị hướng từ tinh thể lớn RIG (R = Tb, Dy, Ho), mẫu hạt GdIG có độ cảm từ tăng dị thường vùng nhiệt độ thấp ion Gd3+ có mơmen từ quỹ đạo nên mơmen từ chúng (đóng góp spin điện tử 4f) không bị ghim điện trường tinh thể địa phương Hiện tượng đóng băng spin ion Gd bề mặt vùng nhiệt độ thấp thể qua bất thuận nghịch vùng từ trường cao đường cong từ trễ 5K 15K Các hạt nano pherit ganet ở trạng thái đơn đơmen giá trị cực đại lực kháng từ mẫu lớn (Hcmax = 1,1 – 1,9 kOe) so với giá trị quan sát thấy (Hcmax ~ 600 Oe) mẫu khối qua điểm bù trừ Bên cạnh đó, hình thành đỉnh cực đại Hc đơn kép cịn phụ thuộc vào mức độ hồn hảo tinh thể mẫu Các hạt có nhiều sai hỏng mạng dẫn đến mômen từ phân mạng không bù trừ hồn tồn, lực kháng từ xuất cực đại đơn quan sát thấy mẫu hạt DyIG Tác giả đưa số kiến nghị tiếp tục nghiên cứu dựa kết nghiên cứu hệ hạt pherit ganet đất sau: Nghiên cứu gợi mở phức tạp phân bố cation đất kim loại chuyển tiếp cấu trúc bề mặt hạt dẫn đến tượng từ thú vị mẫu có kích thước nano đóng góp bề mặt trở nên chiếm ưu Do đó, cần có nghiên cứu tỉ mỉ cấu trúc tính chất bề mặt hạt thơng qua phép phân tích có độ tin cậy cao phổ Mössbauer, phổ nhiễu xạ nơtron, hiệu ứng quang từ hiệu ứng Kerr, Faraday Bên cạnh đó, việc giảm kích thước hạt xuống thấp để có tranh tồn diện ảnh hưởng lớp bề mặt hiệu ứng giảm kích thước lên tính chất hạt cần thiết, cần nghiên cứu sử dụng phương pháp để chế tạo hạt có kích thước nhỏ 115 Ngoài ảnh hưởng hiệu ứng bề mặt tương tác hạt đóng vai trị quan trọng định tính chất hệ vật liệu dạng hạt Các hạt nano pherit ganet chế tạo thường có tương tác tương hỗ lớn dẫn đến tượng kết đám Việc nghiên cứu sâu vấn đề lượng tương tác hạt yếu tố ảnh hưởng đến tương tác đóng vai trò quan trọng việc nghiên cứu ứng dụng hạt nano pherit ganet đất lĩnh vực y sinh, công nghệ chất lỏng từ, công nghệ ghi từ Các vấn đề liên quan đến hướng nghiên cứu bao gồm công nghệ phân tách cô lập hạt nano, công nghệ chế tạo cấu trúc lõi/vỏ vật liệu lõi ganet có từ tính vật liệu vỏ chất phi từ tính, chức hóa bề mặt hạt… Bên cạnh việc hoàn thiện phép đo khảo sát tính chất từ nhiệt độ thấp mẫu TbIG nghiên cứu sâu vật liệu pherit ganet đất khác vấn đề nghiên cứu pha tạp nguyên tố khác cho ion Fe đất ảnh hưởng chúng lên tính chất vật lý hạt nano pherit cần tiếp tục nghiên cứu 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] E E Anderson, “The magnetizations of yttrium and gadolinium iron garnets,” Doctor thesis, University of Maryland, 1964 [2] E E Anderson, “Molecular field model and the magnetization of YIG,” Phys Rev., vol 134, p A1581, 1964 [3] M A Gilleo, Ferromagnetic Materials: Handbook of Magnetic Materials, vol N P Company, 1980 [4] M A Gilleo and S Geller, “Structure and ferrimagnetism of yttrium and rare-earth iron garnets,” Acta Crystallogr, vol 10, p 239–239, 1957 [5] S Geller, “Crystal chemistry of the garnets,” Z Krist., vol 125, p 1–47, 1967 [6] 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 [7] M A Gilleo, “Superexchange interaction in ferrimagnetic garnets and spinels which contain randomly incomplete linkages,” J Phys Chem Solids, vol 13, no 1–2, p 33–39, 1960 [8] H A Kramers, “L’interaction entre les atomes magnétogènes dans un cristal paramagnétique,” Phys 1, p 182, 1934 [9] S Geller and M A Gilleo, “The crystal structure and ferrimagnetism of yttrium-iron garnet, Y3Fe2(FeO4)3,” J Phys Chem Solids, vol 3, no 1–2, pp 30–36, 1957 [10] T Đ Hiền and L T Tài, “Từ học vật liệu từ,” NXB Bách Khoa, 2008 [11] L Néel, “Propriétés magnétiques des ferrites Ferrimagnétisme et antiferromagnétisme,” Ann Phys., vol 3, p 137–198, 1948 [12] K P Belov and S A Nikitin, “Theory of the anomalies of physical properties of ferrimagnets,” Sov Phys JETP, vol 31, no 3, p 505–508, 1970 [13] B.P Goranskiĭ and A K Zvezdin, “Temperature dependence of the coercive force of ferrimagnets near the compensation temperature,” Sov Phys JETP, vol 30, no 2, p 299–301, 1970 [14] L D Landau, E M Lifshit, and L P Pitaevskii, Electrodynamics of continuous media Moscow, 1982 [15] W P Wolf, “Effect of crystalline electric fields on ferromagnetic anisotropy,” Phys Rev, vol 108, p 1152–1157, 1957 [16] R F Pearson and A D Annis, “Anisotropy of Fe3+ ions in yttrium iron garnet,” J Appl Phys., vol 39, p 1338–1339, 1968 [17] F.Tcheou, H Fuess and E F Bertaut, “II-Neutron diffraction study of some rare earth iron garnet RIG (R = Dy, Er, Yb, Tm) at low temperatures,” Solid State Commun., vol 8, p 1751–1758, 1970 [18] M Lahoubi, “Chapter 10 Temperature evolution of the double umbrella magnetic structure in terbium iron garnet,” in Neutron Difraction, no 230, I Khidirov, Ed In Tech, p 203–230, 1956 [19] 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, no 3A, p 1034–1038, 1965 [20] K P Belov, M A Zaĭtseva and A V Ped’ko, “Magnetic properties of gadolinium oxides,” Sov Phys JETP, vol 36, no 6, p 1191–1196, 1959 [21] K P Belov and A V Ped’ko, “Anomalies in the temperature dependence of the coercive force in rare earth element garnet ferrites in the neighborhood of the compensation point,” Sov Phys JETP, vol 12, no 4, p 666–668, 1961 [22] J Hanton, “Intrinsic coercive force of rare earth iron garnets near the compensation temperature,” Magn IEEE Trans., vol 3, p 505 – 509, 1967 [23] C D Mee, “The magnetization mechanism in single crystal garnet slabs near the compensation temperature,” IBM J Res Dev., vol 11, p 468 – 476, 1967 [24] M Uemura, T Yamagishi, S Ebisu, S Chikazawa and S Nagata, “A double peak of the coercive force near the compensation temperature in the rare earth iron garnets,” Philos Mag., vol 88, no 2, p 209–228, 2008 [25] E C Stoner and E P Wohlfarth, “A mechanism of magnetic hysteresis in heteresis in heterogeneous alloys,” Phil Trans Roy.Soc., vol A-240, p 599– 642, 1948 [26] F Forlini and N.Minnaja, “The coercive force of a ferrimagnetic garnet near its compensation temperature,” IEEE Trans Mag., vol 2, no 4, p 770–770, 1966 [27] T Okuda, T Katayama, H Kobayashi, and N Kobayashi, “Magnetic properties of Bi3Fe5O12 garnet,” J Appl Phys., vol 67, p 4944, 1990 [28] M Pardavi-Horvath, “Microwave applications of soft ferrites,” J Magn Magn Mater., vol 215–216, p 171–183, 2000 [29] D Cruickshank, “1–2 GHz dielectrics and ferrites: overview and perspectives,” J Eur Ceram Soc., vol 23, no 14, p 2721–2726, 2003 [30] M Niaz, N Yahya and N Nasir, “Novel EM antenna based on Y3Fe5O12 magnetic feeders for improved MVO,” Electron Commun Photonics Conf., p 1–7, 2011 [31] T Ramesh, R S Shinde and S R Murthy, “Nanocrystalline gadolinium iron garnet for circulator applications,” J Magn Magn Mater., vol 324, no 22, p 3668–3673, 2012 [32] B Raneesh, I Rejeena, P U Rehana, P Radhakrishnan, A Saha and N Kalarikkal, “Nonlinear optical absorption studies of sol–gel derived Yttrium Iron Garnet (Y3Fe5O12) nanoparticles by Z-scan technique,” Ceram Int., vol 38, no 3, p 1823–1826, 2012 [33] S Kahl, S I Khartsev, A M Grishin, K Kawano, G Kong, R A Chakalov, and J S Abell, “Structure, microstructure and magneto-optical properties of laser deposited Gd3Ga5O12 (111) films,” J Appl Phys., vol 91, no 12, p 9556, 2002 [34] M Inoue, K Arai, T Fujii and M Abe, “Magneto-optical properties of one-dimensional photonic crystals composed of magnetic and dielectric layers,” J Appl Phys., vol 83, no 11, p 6768, 1998 [35] K Matsumoto, T Kondo, S Yoshioka, K Kamiya and T Numazawa, “Magnetic refrigerator for hydrogen liquefaction,” J Phys Conf Ser, vol 150, no 1, p 012028, 2009 [36] T Numazawa, K Kamiya, S Yoshioka, H Nakagome and K Matsumoto, “Development of a magnetic refrigerator for hydrogen liqufaction,” AIP Conf Proc., vol 985, no 1, p 1183–1189, 2008 [37] N Hirano, S Nagaya, M Takahashi, T Kuriyama, K Ito and S.Nomura, “Development of magnetic refrigerator for room temperature application,” Adv Cryog Eng, vol 47, p 1027–1034, 2002 [38] Y Hakuraku and H Ogata, “A rotary magnetic refrigerator for superfluid helium production,” J Appl Phys., vol 60, no 9, p 3266, 1986 [39] T Numazawa, T Hashimoto, H Nakagome, N Tanji and O Horigami, “The helium magnetic refrigerator II-Liquefaction process and efficiency,” Adv Cryog Eng., vol 29, p 589–596, 1984 [40] 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 [41] K Shimokawa, H Dohnomae, T Mukai, H Yamada, H Matsuda and M Daimon, “Nanocrystalline garnet disk for magneto – optical recording media,” J Magn Magn Mater., vol 154, p 154, 1996 [42] 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 Temp Phys, vol 38, p 863–869, 2012 [43] M Abe and M Gomi, “Magneto-optical recording on garnet films,” J Magn Magn Mater., vol 84, p 222–228, 1990 [44] H M Widatallah, C Johnson, S H Al-Harthi, A M Gismelseed, A D Al-Rawas, S J Stewart, M E Elzain, I A Al-Omari and A A Yousif, “A structural and Mössbauer study of Y3Fe5O12 nanoparticles prepared with high energy ball milling and subsequent sintering,” Hyperfine Interact., vol 183, no 1–3, p 87–92, 2008 [45] Z Abbas, R M Al-habashi and K Khalid, “Garnet ferrite (Y3Fe5O12) nanoparticles prepared via modified conventional mixing oxides (MCMO) method,” Eur J Sci Res., vol 36, no 2, p 154–160, 2009 [46] F Sánchez-De Jesús, C A Cortés, R Valenzuela, S Ammar and A M Bolarín-Miró, “Synthesis of Y3Fe5O12 (YIG) assisted by high-energy ball milling,” Ceram Int., vol 38, no 6, p 5257–5263, 2012 [47] 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, p 57–64, 2006 [48] 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., vol 62, no 4, p 378–381, 2011 [49] 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, p 196–199, 2010 [50] 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, p 646–651, 2011 [51] J M Jafelicci and R H M Godoi, “Preparation and characterization of spherical yttrium iron garnet via coprecipitation,” J Mag.Mag Mats, vol 230, p 1421, 2001 [52] 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, p 3752–3757, 2009 [53] C A Cortés-Escobedo, A M Bolarín-Miró, F Sánchez-De Jesús, R Valenzuela, E P Juárez-Camacho, I L Samperio-Gomez and A Souad, “Y3Fe5O12 prepared by mechanosynthesis from different iron sources,” Adv Mats Phys Chem, vol 3, p 41–46, 2013 [54] A Mergen and A Qureshi, “Characterization of YIG nanopowders by mechanochemical synthesis,” J Alloys Compd., vol 478, no 1–2, p 741–744, 2009 [55] 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., vol 324, no 19, p 3065–3072, 2012 [56] 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, p 2129–2130, 1995 [57] 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,” J Mag.Mag Mats, vol 169, p 56–68, 1997 [58] M Pal and D Chakravorty, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnet by sol – gel route,” Phys E, vol 5, p 200–203, 2000 [59] 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,” J Magn Magn Mater., vol 247, no 1, p 92–98, 2002 [60] R D Sánchez, C A Ramos, J Rivas, P Vaqueiro and M A López- Quintelaz, “Ferromagnetic resonance and magnetic properties of single- domain particles of Y3Fe5O12 prepared by sol – gel method,” Phys B, vol 354, p 104– 107, 2004 [61] 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, p 212–219, 2006 [62] 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, vol 129, no 1–3, p 211–215, 2006 [63] S Hosseini Vajargah, H R Madaah Hosseini and Z A Nemati, “Preparation and characterization of yttrium iron garnet (YIG) nanocrystalline powders by auto-combustion of nitrate-citrate gel,” J Alloys Compd., vol 430, no 1–2, pp 339–343, 2007 [64] P Vaqueiro, M P Crosnier-Lopez and M A López-Quintela, “Synthesis and characterization of yttrium iron garnet nanoparticles,” J Sol Stat Chem, vol 168, p 161–168, 1996 [65] S Labuayai, S Siri and S Maensiri, “Synthesis of Yttrium Iron Garnet (Y3Fe5O12) nanopowders by a simple proteic sol-gel process,” J optolectronic Adv Mater., vol 10, no 10, p 2694–2699, 2008 [66] R H Kodama, A E Berkowitz, E J McNiff and S Foner, “Surface spin disorder in NiFe2O4 nanoparticles.,” Phys Rev Lett, vol 77, no 2, p 394–397, 1996 [67] R H Kodama and A E Berkowitz, “Atomic scale magnetic modeling of oxide nanoparticles,” Phys Rev B, vol 59, p 6321–6356, 1999 [68] M Jamet, W Wernsdorfer, C Thirion, V Dupuis, P Melinon, A Perez and D Mailly, “Magnetic anisotropy in single clusters,” Phys Rev.B, vol 69, p 24401, 2004 [69] F Dorfbauer, R Evans, M Kirschner, O Chubykalo-Fesenko, R Chantrell and T Schrefl, “Effects of surface anisotropy on the energy barrier in cobalt-silver core-shell nanoparticles,” J Mag.Mag Mats, vol 316, p e791, 2007 [70] R Evans, F Dorfbauer, O Chubykalo-Fesenko, T Schrefl and R W Chantrell, “The effects of the surface on the structural and magnetic properties of CoAg core-Shell nanoparticles,” IEEE Trans Magn, vol 43, p 3106, 2007 [71] F Luis, F Bartolomé, F Petroff, J Bartolomé, L M García, C Deranlot, H Jaffrès, M J Martínez, P Bencok, F Wilhelm, A Rogalev and N B Brookes, “Tuning the magnetic anisotropy of Co nanoparticles by metal capping,” Eur Lett, vol 76, p 142, 2006 [72] C Binns, S H Baker, K W Edmonds, P Finetti, M J Maher and S C Louch, “Magnetism in exposed and coated nanoclusters studied by dichroism in X-ray absorption and photoemission,” Phys B, vol 318, p 350–359, 2002 [73] A Millan, A Urtizberea, F Palacio, N J O.Silva, V S Amaral and E S And, “Surface effects in maghemite nanoparticles,” J Mag.Mag Mats, vol 312, p 5–9, 2007 [74] E F Kneller and F E Luborsky, “Particle size dependence of coercivity and remanence of single domain particles,” J Appl Phys, vol 34, p 656–658, 1963 [75] H Kronmüller, G J Long, and F G (Eds.), Supermagnets Hard Magnetic Materials Dordrecht: Kluwer, p 461, 1991 [76] C Xu, “Modification of superparamagnetic nanoparticles for biomedical applications,” Brown University, U.S, 2009 [77] B D Culity and C D Graham, Introduction to magnetic materials John Wiley Sons, Inc., 2009 [78] J S Kum, S J Kim, I.-B Shim and C S Kim, “Magnetic properties of Ce-substituted yttrium iron garnet ferrite powders fabricated using a sol–gel method,” J Magn Magn Mater., vol 272–276, p 2227–2229, 2004 [79] B Dong, Y Cui, H Yang, L Yu, W Jin and S Feng, “The preparation and magnetic properties of GdxBiY2−xFe5O12 nanoparticles,” Mater Lett., vol 60, no 17–18, p 2094–2097, 2006 [80] 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, p 296–300, 2008 [81] H Xu, H Yang, W Xu and L Yu, “Magnetic properties of Bi-doped Y3Fe5O12 nanoparticles,” Curr Appl Phys., vol 8, no 1, p 1–5, 2008 [82] J W Lee, J H Oh, J C Lee and S C Choi, “Magneto-optical properties of Bi-YIG nanoparticles dispersed in the organic binder,” J Magn Magn Mater., vol 272–276, p 2230–2232, 2004 [83] Z Cheng, H Yang, L Yu, Y Cui and S Feng, “Preparation and magnetic properties of Y3Fe5O12 nanoparticles doped with the gadolinium oxide,” J Magn Magn Mater., vol 302, no 1, p 259–262, 2006 [84] 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, p 274–280, 2008 [85] Z Cheng, H Yang, and L Yu, “Saturation magnetic properties of Y3− x RexFe5O12 (Gd, Dy, Nd, Sm and La) nanoparticles grown by a sol–gel method,” J Mater Sci Mater Electron, vol 19, p 442, 2008 [86] Z Cheng and H Yang, “Synthesis and magnetic properties of Sm– Y3Fe5O12 nanoparticles,” Phys E Low-dimensional Syst Nanostructures, vol 39, no 2, p 198–202, Sep 2007 [87] Z Cheng, Y Cui, H Yang and Y Chen, “Effect of lanthanum ions on magnetic properties of Y3Fe5O12 nanoparticles,” J Nanoparticle Res., vol 11, no 5, p 1185–1192, 2008 [88] 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, p 777–779, 2010 [89] C Guo, W Zhang, R Ji and Y Zeng, “Effects of In3+substitution on the structure and magnetic properties of multi-doped YIG ferrites with low saturation magnetizations,” J Magn Magn Mater., vol 323, no 5, p 611–615, 2011 [90] Z Azadi Motlagh, M Mozaffari, and J Amighian, “Preparation of nano- sized Al-substituted yttrium iron garnets by the mechanochemical method and investigation of their magnetic properties,” J Magn Magn Mater., vol 321, no 13, p 1980–1984, 2009 [91] K Praveena and S Srinath, “Effect of Gd3+ on dielectric and magnetic properties of Y3Fe5O12,” J Magn Magn Mater., vol 349, p 45–50, 2014 [92] Z Cheng, H Yang, Y Cui, L Yu, X Zhao and S Feng, “Synthesis and magnetic properties of Y3−xDyxFe5O12 nanoparticles,” J Magn Magn Mater., vol 308, no 1, p 5–9, 2007 [93] M A Ahmed, S T Bishay and S I El-dek, “Conduction mechanism and magnetic behavior of dysprosium strontium iron garnet (DySrIG) nanocrystals,” Mater Chem Phys., vol 126, no 3, p 780–785, 2011 [94] C N Chinnasamy, J M Greneche, M Guillot, B Latha, T Sakai, C Vittoria and V G Harris, “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 09A512, 2010 [95] M Guillot, C N Chinnasamy, J M Greneche, and V G Harris, “Tuning the cation distribution and magnetic properties of single phase nanocrystalline Dy3Fe5O12 garnet,” J Appl Phys., vol 111, no 7, p 07A517, 2012 [96] Y J Wu, H P Fu, R Y Hong, Y Zheng and D G Wei, “Influence of surfactants on co-precipitation synthesis of Bi–YIG particles,” J Alloys Compd., vol 470, no 1–2, p 497–501, 2009 [97] C Kuroda, T Kim, T Hirano, K Yoshida, T Namikawa and Y Yamazaki, “Preparation of nano-sized Bi-YIG particles for micro optics applications,” Electrochim Acta, vol 44, no 21–22, p 3921–3925, 1999 [98] H K Xu, C M Sorensen, K J Klabunde and G C Hadjipanayis, “Aerosol synthesis of gadolinium iron garnet particles,” J Mater Res., vol 7, no 03, p 712–716, 1992 [99] H Sözeri and N Ghazanfari, “The synthesis of nanocrystalline YIG in an ammonium nitrate melt,” Mater Chem Phys., vol 113, no 2–3, p 977–981, 2009 [100] M Schieber and Z H Kalman, “Unit cell dimensions of yttrium iron garnets containing neodymium, praesodymium and lanthanum ions,” Acta Crystallogr., vol 14, p 1221–1222, 1961 [101] R Pauthenet, “Les propriétés magnéues des ferrites d’yttrium et de terres rares de formule 5Fe2O3.3M2O3,” University of Grenoble, 1985 [102] G F Dionne, “Molecular field coefficients of substituted yttrium iron garnets,” J Appl Phys., vol 41, no 12, p 4874, 1970 [103] L Néel, “Magnetic properties of ferrites: ferrimagnetism and antiferromagnetism,” Ann Phys Paris, vol 3, p 137–198, 1948 [104] V L C D del Castillo and C Rinaldi, “Effect of sample concentration on the determination of the anisotropy constant of magnetic nanoparticles,” IEEE Trans Magn, vol 46, no 3, p 852–859, 2010 [105] X X Zhang, G H Wen, G Xiao, and S Sun, “Magnetic relaxation of diluted and self-assembled cobalt nanocrystals,” J Mag.Mag Mats, vol 261, no 1–2, p 21–28, 2003 [106] W P Wolf and G P Rodrigue, “Preparation of polycrystalline ferrimagnetic garnet materials for microwave applications,” J Appl Phys., vol 29, no 1, p 105–108, 1958 [107] K.P Belov and S.A Nikitin, “Zur theorie der tieftemperatur-anomalien in den ferrit-granaten seltener erden,” Phys stati sol., vol 12, p 453–464, 1965 [108] G F Dionne, “Molecular field and exchange constants of Gd3+ substituted ferrimagnetic garnets,” J Appl Phys.,, vol 42, p 2142, 1971 [109] W P Wolf and R M Bozorth, “Susceptibility of gadolinium iron garnet below the Néel point,” Phys Rev., vol 124, p 449, 1961 [110] R Pauthenet, “Les propriétés magnéues des ferrites d’yttrium et de terres rares de formule 5Fe2O3.3M2O3.pdf,” Ann Chim.Phys, vol 3, p 424–462, 1958 [111] H M Rodrigue and R V Jones, “Ferrimagnetic resonance effects and miscellaneous: resonance measurements in magnetic garnets,” J Appl Phys, vol 31, p 376S, 1960 [112] Steen Mørup, M F Hansen and C Frandsen, “Magnetic interactions between nanoparticles,” Beilstein J Nanotechnol., vol 1, p 182–190., 2010 [113] S Geschwind and L R Walker, “Exchange resonances in gadolinium iron garnet near the magnetic compensation temperature,” J Appl Phys., vol 30, p S163, 1959 [114] A Labarta, X Batle and O Iglesias, “Surface effects in magnetic nanoparticles,” D Fiorani, Ed Springer, 2005 [115] R F Pearson, “Magnetocrystalline anisotropy of rare-earth iron garnets,” J Appl Phys., vol 33, no 3, p 1236, 1962 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CÔNG BỐ D T T Nguyet, N P Duong, T Satoh, L N Anh, and T D Hien, “Temperature-dependent magnetic properties of yttrium iron garnet nanoparticles prepared by citrate sol–gel,” J Alloys Compd 541 (2012) 18 – 22 D T T Nguyet, N P Duong, T Satoh, L N Anh, and T D Hien, “Magnetization and coercivity of nanocrystalline gadolinium iron garnet,” J Magn Magn Mater 332 (2013) 180 – 185 Dao Thi Thuy Nguyet, Nguyen Phuc Duong, Takuya Satoh, Luong Ngoc Anh, Than Duc Hien, “Magnetic properties of dysprosium iron garnet nanoparticles”, International Conference on Advanced Materials and Nanotechnologies (ICAMN),13-14th (2012) 196 – 200 Đào Thị Thủy Nguyệt, Nguyễn Phúc Dương, Thân Đức Hiền, “Nghiên cứu chế tạo hạt ferit garnet R3Fe5O12 (R = Y, Gd, Dy) kích thước nanomet,” Tạp chí phát triển KH&CN 15 – T1 (2012) 27 – 31 Đào Thị Thủy Nguyệt, Nguyễn Phúc Dương, Lương Ngọc Anh, Thân Đức Hiền, “Structure and magnetic properties of rare-earth garnet nanoparticles prepared by using sol-gel method”, Journal of Science and Technology Technical Universities 99 (2014) 045 – 050 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -- ĐÀO THỊ TH? ?Y NGUYỆT NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA PHERIT GANET R3 Fe5O12 (R = Y, Gd, Tb, Dy, Ho) KÍCH THƢỚC NANOMET Chuyên ngành:... thêm nghiên cứu tính chất từ nói Đề tài nghiên cứu luận án lựa chọn là: ? ?Nghiên cứu chế tạo tính chất từ pherit ganet R3 Fe5O12 (R = Y, Gd, Tb, Dy, Ho) kích thước nanomet ” Mục tiêu luận án: - Chế. .. nano RIG (R = Tb, Dy, Ho) 5.2 Tính chất từ hạt nano RIG (R = Tb, Dy, Ho) 95 96 99 5.2.1 Mômen từ tự phát, nhiệt độ Curie nhiệt độ bù trừ 100 5.2.2 Độ cảm từ từ trường cao 109 5.2.3 Lực kháng từ