M Quỏ trỡnh thuận đúng gúp χH trở nờn lớn hơn so
CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CÁC HẠT Y3Fe5O12 KÍCH THƢỚC NANOMET
3.3.2 Nhiệt độ Curie
Nhiệt độ Curie TC của hạt nano pherit YIG được xỏc định trờn đường cong từ nhiệt Ms(T) trong đú Ms là giỏ trị mụmen từ tự phỏt của mẫu tại cỏc nhiệt độ khảo sỏt, Ms được xỏc định bằng cỏch ngoại suy giỏ trị từ độ về từ trường bằng 0. Nhiệt độ Curie TC được xỏc định là giao điểm của đường tiếp tuyến tại độ dốc lớn nhất của đường Ms(T) với trục nằm ngang. Từ đường cong từ độ bóo hũa phụ thuộc nhiệt độ của cỏc hạt nano YIG như trờn hỡnh 3.10a cho thấy, nhiệt độ Curie
72 của mẫu là 560 K. Giỏ trị TC này bằng với giỏ trị TC của mẫu khối theo cụng bố của Pauthenet [102]. Khi khảo sỏt độ cảm từ của mẫu theo nhiệt độ ở từ trường nhỏ H = 100 Oe – hỡnh 3.10b – ta thấy, giỏ trị TC được xỏc định là 541 K. Ta biết rằng đối với cỏc chất sắt từ và pheri từ, việc xỏc định giỏ trị TC từ cỏc đường từ nhiệt phụ thuộc vào từ trường ngoài đặt vào. Sự sai khỏc giữa cỏc giỏ trị TC xỏc định từ hai phương phỏp xỏc định trờn là do sự khỏc biệt về cường độ của từ trường đặt vào trong hai trường hợp trờn. Tuy nhiờn cỏc giỏ trị TC thu được nằm trong khoảng cỏc giỏ trị đó cụng bố cho vật liệu khối 545-560 K [3].
0 100 200 300 400 500 6000.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Ms ( T ) / Ms ( 0) T (K) (a) 300 400 500 600 0 2 4 6 8 10 12 14 H = 100 Oe M (emu/g) T (K) (b)
Hỡnh 3.10 Mụmen từ tự phỏt phụ thuộc nhiệt độ của cỏc hạt nano YIG: Hỡnh trũn rỗng. Đường liền nột là kết quả tớnh toỏn theo trường phõn tử cho mẫu khối YIG (a). Sự phụ thuộc của mụmen từ theo nhiệt độ của mẫu hạt nano YIG khi đặt trong từ trường ngoài H =100 Oe (b).
Mụmen từ bóo hũa của vật liệu YIG dạng khối đó được nhiều nhúm trờn thế giới nghiờn cứu. Như đó biết, cấu trỳc của pherit ganet tồn tại 3 phõn mạng tinh thể khỏc nhau là bốn mặt (24 ion Fe3+), tỏm mặt (16 ion Fe3+) và mười hai mặt (24 ion Y3+). Trong YIG, Y3+ là ion khụng từ tớnh, do đú tớnh chất từ của vật liệu chỉ phụ thuộc vào tương tỏc giữa cỏc ion Fe3+ trong hai phõn mạng bốn mặt và tỏm mặt. Tương tỏc trong và giữa cỏc phõn mạng [a] và (d) được đặc trưng bởi hệ số trường phõn tử Naa, Ndd và Nad trong phương phỏp gần đỳng trường phõn tử
73 (Molecular-Field Approximation, MFA). Tương tỏc mạnh nhất là tương tỏc siờu trao đổi của cỏc ion Fe3+ trong phõn mạng bốn mặt và tỏm mặt. Đầu tiờn là Anderson [2] và sau đú là Dionne [103] đó tớnh toỏn cho đường Ms(T) của YIG trờn cơ sở mụ hỡnh hai phõn mạng của Nộel [104]. Từ việc làm khớp theo phương phỏp MFA Dionne xỏc định được cỏc hệ số Nad = 97 mol/cm3, Naa = - 65 mol/cm3 và Ndd = -30,4 mol/cm3. Kết quả cho thấy rằng sự phụ thuộc nhiệt độ của mụmen từ của cỏc ion Fe3+ trong phõn mạng tỏm mặt Ma và bốn mặt Md là khỏc nhau. Ma giảm chậm hơn Md khi nhiệt độ tăng trong vựng nhiệt độ 100 K <
T < 500 K, dẫn đến mụmen từ bóo hũa tổng giảm chậm hơn Ma hay Md trong vựng nhiệt độ này. Sử dụng hệ số trường phõn tử của Dionne, chỳng tụi đó thu được cỏc giỏ trị tỷ đối Ms(T)/Ms(0) theo T cho mẫu hạt nano YIG như đường liền nột trờn hỡnh 3.10a. Kết quả cho thấy cỏc giỏ trị thực nghiệm trựng khớp với đường cong tớnh toỏn trong toàn dải nhiệt độ khảo sỏt từ vựng nhiệt độ thấp tới nhiệt độ Curie. Cỏc thụng số từ của hạt nano YIG được chỉ ra trong bảng 3.2.
Bảng 3.2 Giỏ trị mụmen từ, nhiệt độ Curie và bề dày lớp mất trật tự của cỏc hạt nano YIG
Ms (5K) (àB /đ.v.c.t) TC (K) t (nm)
4,7 560 0,35