Propriedades magnéticas e estruturais do composto Y3(Fe1-xZnx)5O12 - GARCIA, Ramón Raudel Peña (2017)
No presente trabalho foram investigadas as propriedades magnéticas e estruturais do composto Y3(Fe1-xZnx)5O12, (x = 0; 0,01; 0,03; 0,05), obtido pelo método sol gel. Também, foram estudados filmes finos de Y3Fe5O12, preparados pelo método de deposição de soluções químicas (sol gel). Para ambos os estudos, utilizaram-se técnicas de caracterização estrutural, morfológica e magnética. Para a síntese das nanopartículas de Y3(Fe1-xZnx)5O12 foram utilizados materiais à base de nitratos e água destilada como solvente. As temperaturas características da decomposição do material foram analisadas utilizando a técnica termogravimétrica e calorimetria diferencial de varredura. Este estudo mostrou que existem várias etapas na formação do material, relacionadas com as perdas de água e de materiais orgânicos e com a formação da fase cristalina. Três famílias de amostras foram sinterizadas nas temperaturas seguintes: i) 900°C, ii) 1000°C iii) 1100°C. A caracterização estrutural do primeiro grupo (900°C) apresentou uma única fase cristalográfica, correspondente à granada de ítrio e ferro. O aumento observado no parâmetro de rede foi relacionado com o maior raio iônico do Zn2+ em relação ao do Fe3+. A morfologia dos grãos foi determinada utilizando a técnica de microscopia eletrônica de varredura, mostrando formatos alongados e aumento do tamanho dos aglomerados com o incremento da concentração de Zn2+. O pico referente ao íon de Zn2+ foi observado mediante a técnica de Espectroscopia de energia dispersiva, corroborando sua presença dentro da estrutura cúbica da granada. A espectroscopia Raman revelou um aumento da intensidade na banda principal (271,8 cm-1) com o incremento da dopagem. A análise magnética mostrou um incremento na magnetização de saturação para a amostra dopada em 1%, enquanto uma diminuição foi observada para as maiores concentrações de Zn2+, associada ao enfraquecimento do acoplamento magnético no sítio octaédrico. A análise estrutural da segunda família de amostras (1000°C) indicou a presença de uma nova fase cristalográfica, pertencente à fase ortorrômbica do YIG, representando 2 % do total da amostra; ao mesmo tempo, no terceiro grupo de amostras (1100°C), se observaram reflexões típicas do composto franklinita. Estes resultados, junto ao observado nas curvas de TG-DSC, sugeriram a presença de um composto metaestável. O momento magnético em função do campo aplicado, na família de amostra sinterizada a 1000°C, apresentou uma diminuição na magnetização de saturação com o incremento da concentração de Zn2+. As curvas da magnetização em função da temperatura foram ajustadas a partir da lei de Bloch, obtendo valores similares aos reportados na literatura para o YIG dopado com outros íons. Para a preparação dos filmes de Y3Fe5O12, foi desenvolvida uma metodologia química geral, a qual tem por base o álcool isopropílico, usado como solvente na primeira família de filmes e 2-methoxyethanol como solvente na síntese modificada. A caracterização estrutural dos filmes obtidos com álcool isopropílico mostrou a fase cristalográfica ortorrômbica como majoritária e picos que cristalizam na fase cúbica. Além disso, todos os filmes apresentaram deformações morfológicas provocadas pela interação filme-substrato de silício. A largura de linha por FMR obtida encontra-se entre 75 e 78 Oe. No filme obtido a partir da síntese modificada observou-se a fase cúbica do YIG como predominante, com pequenas reflexões da fase ortorrômbica. A imagem de microscopia eletrônica de varredura mostrou a formação de um filme uniforme, com uma pequena quantidade de poros distribuída uniformemente na superfície. A medida de ressonância ferromagnética com o ajuste mostrou uma largura de linha de 53 Oe. Correspondendo ao valor mais baixo reportado na literatura para filmes finos de YIG sobre substrato de silício e usando métodos químicos.