Synthesis, Structure, Magnetic and Absorption Properties of Nd Doped Y₃Fe₅O₁₂ Garnets Prepared by Mechanochemical Method

Abstract

Neodymium substituted yttrium iron garnet (YIG) nanoparticles with compositional variation of NdxY3−xFe5O12 where x = 0.0, 0.2, 0.5 and 0.8 was prepared by mechanochemicals method using high energy milling (HEM). The characterization was done using X-rays diffractometer (XRD), scanning electron microscope (SEM), vibrating sample magnetometer (VSM) and vector network analyzer (VNA). It was found that the mechanical milling followed by sintering promotes the complete structural formation of the yttrium iron garnet (YIG) structure. The XRD patterns confirm the complete introduction of Nd3+ ion into the YIG with an addition of Nd doping concentration. nanocrystalline particles with high purity and sizes ranging from 0.12μm to 0.16μm were obtained. The magnetization value, Ms from all Nd-doped samples were obtained in the range between 34 to 37emu.g-1. The magnetic coercivity (Hc) was achieved of 0.012kOe (12Oe) for the non-doped sample (YNd-0) and then increase with the addition of neodymium concentration. The increase in Hc for all the sample series can be attributed to an enhancement of the magnetocrystalline anisotropy with anisotropic Fe2+. The variation of the reflection loss (RL) versus frequency was observed in Nd doped YIG, Y1-xNdxFe5O12 with x = 0.0 – 0.8 in the frequency range of 7 –12 GHz. The optimum reflection loss (RL) was found to be 8.66(-dB) at 9.5GHz in Y2.2Nd0.8Fe5O12 (YNd-08) for x = 0.8.

Enhanced Magnetic and Microwave Absorbing Properties of Nd3+ Ion Doped CoFe2O4 by Solid‐State Reaction Method

“…The ferromagnetic behavior appeared in all samples indicated by the estimated value of M s , M r , and H c , as shown in Figure 5b. The 4f electrons are known to be responsible for the rare earth ions' magnetic moments and their effective magnetic ordering temperature at temperatures 40 K. [32,33] Thus, the effect of Nd 3þ ions is almost negligible on the net magnetic moment of the spinel. Nevertheless, the presence of Nd 3þ ions in the octahedral (B) site can make some Fe 3þ ions shift to the tetrahedral (A) site, changing their magnetic properties.…”

Analisis Mikrostruktur Dan Sifat Magnetik Terhadap Pengaruh Suhu Sintering Pada Yttrium Iron Garnet Disintesis Menggunakan Metode Solgel

“…Material jenis ini memiliki karakteristik nilai permeabilitas dan permitivitas yang baik sehingga dapat berinteraksi dengan gelombang elektromagnetik yang kompleks. Bahan smart-magnetik ini biasanya terdiri dari gabungan unsur logam tanah jarang dan logam transisi yang menghasilkan sifat magnetik yang dapat berfungsi sebagai bahan penyerap gelombang elektromagnetik (Winatapura et al 2020;Nimbore et al, 2006;Fisli et al, 2019;Mashadi et al, 2018). Garnet merupakan salah satu kandidat bahan smart-magnetik yang memiliki potensi luas untuk dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi di bidang teknologi seperti bahan penyerap gelombang elektromagnetik, bahan sensor, dll ( Winatapura et al, 2020) Yttrium Iron Garnet (YIG) atau dapat ditulis dengan Y 3 Fe 5 O 12 merupakan tipe material garnet yang paling banyak digunakan untuk berbagai aplikasi di bidang teknologi diantaranya sebagai bahan frekuensi tinggi dan bahan penyerap gelombang elektromagnetik.…”

“…Bahan smart-magnetik ini biasanya terdiri dari gabungan unsur logam tanah jarang dan logam transisi yang menghasilkan sifat magnetik yang dapat berfungsi sebagai bahan penyerap gelombang elektromagnetik (Winatapura et al 2020;Nimbore et al, 2006;Fisli et al, 2019;Mashadi et al, 2018). Garnet merupakan salah satu kandidat bahan smart-magnetik yang memiliki potensi luas untuk dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi di bidang teknologi seperti bahan penyerap gelombang elektromagnetik, bahan sensor, dll ( Winatapura et al, 2020) Yttrium Iron Garnet (YIG) atau dapat ditulis dengan Y 3 Fe 5 O 12 merupakan tipe material garnet yang paling banyak digunakan untuk berbagai aplikasi di bidang teknologi diantaranya sebagai bahan frekuensi tinggi dan bahan penyerap gelombang elektromagnetik. Bahan garnet berbasis oksida besi dengan formula umum A 3 Fe 5 O 12 (A = ion bervalensi +3 seperti Y 3+ , Gd 3+ , dll) memiliki tiga posisi sub-kisi kristalografi berbeda yaitu 16 ion Fe 3+ pada sub-kisi oktahedral, 24 ion Fe 3+ pada sub-kisi tetrahedral, dan 24 ion Y 3+ pada sub-kisi dodekahedral.…”