Abstract
$Y_{3-x}La_xFe_5O_{12}$ (x=0.0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0) powders and thin films were fabricated by a sol-gel method and their magnetic properties and crystal structure were investigated by using X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), vibrating sample magnetometer (VSM), and Mossbauer spectroscopy. XRD and Mossbauer spectroscopy measurements show that garnet powders annealed at 900 $^{\circ}C$ for 8 hours were single-phased and that thin films fired at 800 $^{\circ}C$ for 2 hours were crystallized without any preferred direction. X-ray diffraction patterns of $Y_{3-x}La_xFe_5O_{12}$ powders annealed at 1000 $^{\circ}C$ had only peaks of the garnet structure in case of x$\leq$0.75 but those of $Y_2LaFe_5O_{12}$ powders consisted of peaks from garnets and $LaFeO_3$. Mossbauer sepectra of garnet powders grown by the sol-gel method had a similar shape of those of powders grown by a conventional ceramic method. Grain sizes of garnet powders were 200~300 nm and the averaged surface roughness was 3.17 nm. Results of VSM measurements show the powders and thin films had soft magnetic properties and that the garnet powders had the largest saturation magnetization, 30 emu/g, and the lowest coercivity, 52 Oe.
Sol-gel법을 이용하여 합성한 자성 garnet Y3-xLaxFe5O12(x=0.0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0) 분말과 박막의 결정 및 자기적 성질에 관하여 X-선 회절기, atomic force microscopy(AFM), scanning electron microscopy(SEM), 진동시료자화기 (VSM)와 Mossbauer 부노강기를 이용하여 연구하엿다. X-선 회절분석 결과와 Mossbauerqnsrhkd 실험으로부터 100$0^{\circ}C$에서 열처리한 x=0.75 이하의 Y3-xLaxFe5O12 분말의 경우 모두 순수한 cubic의 garnet 구조가 형성되었음을 확인 할 수 있었으나, x=1.0인 경우는 LaFeO3상이 함께 관측되었다. Garnet 박막의 성장을 위하여 75$0^{\circ}C$에서 2시간의 열처리로 결정화를 이루었으며, 성장한 박막은 특정한 방향성 없이 성장하였음을 알 수 있었다. Mossbauer 분광기를 이용하여 측정한 결과는 산화물을 통하여 제조한 garnet 분말의 Mossbauer spectrumthk 일치함을 알 수 있었다. 전자 현미경의 측정을 통한 분말의 입자크기는 200~300nm이며, AFM의 측정으로부터 박막의 평균 표면 거칠기가 3.17nm임을 알 수 있었다. 진동시료자화기를 이용하여 측정한 garnet 분말과 박막의 자기적 특성은 전형적인 연자성의 자기적 속성을 가지며, garnet 분말의 경우 최대 포화자화 (30 emu/g)와 최소 보자력 (52 Oe)을 가짐을 알 수 있엇다. 80$0^{\circ}C$에서 열처리한 순수한 garnet 박막시료의 경우 수직 및 수평방향으로 측정한 자화곡선은 수직방향으로 측정한 자화곡선이 낮은 포화자화를 가지며 보자력은 양방향 모두 37 Oe를 나타냈다.
