Luận án Nghiên cứu chế tạo và ảnh hưởng của các ion pha tạp lên cấu trúc và các tính chất từ của yttri sắt ganet

 I 
LỜI CAM ĐOAN 
 Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn 
của PGS.TS. Nguyễn Phúc Dương và TS. Đào Thị Thủy Nguyệt. Các số liệu và kết quả 
chính trong luận án được công bố trong các bài báo đã được xuất bản của tôi và các cộng 
sự. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong 
bất kỳ công trình nào khác. 
Thay mặt tập thể hướng dẫn 
PGS. TS. Nguyễn Phúc Dương 
Tác giả luận án 
Vũ Thị Hoài Hương 
 II 
LỜI CẢM ƠN 
Đầu tiên, tác giả luận án xin được cảm ơn chân thành sâu sắc với sự hướng dẫn tận 
tình, hiệu quả về kiến thức chuyên môn, vật chất và tinh thần của PGS. TS. Nguyễn Phúc 
Dương và TS. Đào Thị Thủy Nguyệt trong quá trình thực hiện luận án này. 
Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ tạo điều kiện của lãnh đạo Viện ITIMS, Phòng Đào tạo 
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội để tôi có thể hoàn thành luận án. Tôi cũng xin chân 
thành cảm ơn sự giúp đỡ của GS. TSKH Thân Đức Hiền, các anh chị Tiến sĩ, nghiên cứu 
sinh và học viên cao học của PTN Nano Từ và Siêu dẫn nhiệt độ cao về mặt khoa học, 
động viên khuyến khích về mặt tinh thần để tôi có quyết tâm kiên trì thực hiện nghiên 
cứu và hoàn thành luận án. 
Tôi xin cảm ơn các thầy cô, anh chị em đồng nghiệp tại trường Cao Đẳng Thủy Lợi 
Bắc Bộ đã tạo điều kiện về thời gian, luôn luôn ủng hộ và động viên tinh thần trong quá 
trình tôi đi học. 
Luận án đã nhận được sự giúp đỡ thực hiện các phép đo của Phòng thí nghiệm Vật 
lý Vật liệu Từ và Siêu dẫn thuộc Viện Khoa học Vật liệu, Viện Kỹ thuật Hóa học, Viện 
Khoa học và Công nghệ Môi trường thuộc trường Đại học Bách khoa Hà Nội; Đại học 
Quốc gia Hà Nội; Viện nghiên cứu Synchrotron (SLRI) Thái Lan. Xin cảm ơn những 
sự giúp đỡ quý báu này. 
Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất tới Đại gia đình tôi, bố mẹ tôi, 
chồng con tôi, các anh chị em đã giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để quyết tâm hoàn 
thành bản luận án. 
 Hà Nội, tháng năm 2021 
 Tác giả 
 Vũ Thị Hoài Hương 
 III 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i 
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. ii 
DANH MỤC CÁC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ........................................... v 
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... viii 
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ................................................................ x 
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHERIT GANET ....................................................... 4 
1.1. Cấu trúc tinh thể của pherit ganet ............................................................................. 4 
1.2. Các tính chất từ của pherit ganet .............................................................................. 7 
1.2.1. Mômen từ .............................................................................................................. 8 
1.2.2. Nhiệt độ bù trừ ..................................................................................................... 11 
1.2.3. Lý thuyết trường phân tử về pherit ganet ............................................................ 12 
1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của pherit ganet dạng hạt .............................. 22 
1.3.1 Ảnh hưởng của công nghệ chế tạo lên cấu trúc và kích thước các hạt nano YIG 22 
1.3.2. Ảnh hưởng của kích thước hạt lên mômen từ và nhiệt độ Curie ........................ 26 
1.3.3. Ảnh hưởng của nguyên tố pha tạp lên cấu trúc và tính chất ............................... 29 
1.4. Kết luận chương 1 .................................................................................................. 31 
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU ........................ 32 
2.1. Các phương pháp chế tạo hạt nano pherit ganet ..................................................... 32 
2.1.1. Phương pháp đồng kết tủa ................................................................................... 32 
2.1.2 Phương pháp sol-gel ............................................................................................. 34 
2.2. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất vật liệu................................... 36 
2.2.1 Phương pháp phân tích nhiệt DTA-TGA ............................................................. 36 
2.2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X ................................................................................. 36 
2.2.3 Phương pháp nhiễu xạ synchrotron ...................................................................... 37 
2.2.4 Phương pháp phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) ...................................... 38 
2.2.5 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ............................................................. 39 
2.2.6 Phương pháp nghiên cứu tính chất từ (SQUID, VSM) ........................................ 40 
 IV 
2.3. Kết luận chương 2 .................................................................................................. 41 
CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO LÊN CẤU TRÚC, 
KÍCH THƯỚC HẠT VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỆ HẠT NANO PHERIT YTRI GANET
 ....................................................................................................................................... 42 
3.1. Các đặc trưng và tính chất của pherit yttri ganet (Y3Fe5O12 - YIG) được chế tạo bằng 
phương pháp sol - gel và phương pháp đồng kết tủa .................................................... 42 
3.2. Các đặc trưng và tính chất của YIG đồng pha tạp (Ca2+, Sn4+) và (Ce3+, Mg2+) với 
nồng độ nhỏ ................................................................................................................... 47 
3.3. Kết luận chương 3 .................................................................................................. 60 
CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HẠT NANO Y3-2xCa2xFe5-xVxO12
 ....................................................................................................................................... 61 
4.1. Giản đồ phân tích nhiệt DTA - TGA ...................................................................... 62 
4.2. Các đặc trưng cấu trúc của mẫu hạt nano Y3-2xCa2xFe5-xVxO12 .............................. 63 
4.3. Tính chất từ của các hạt nano Y3-2xCa2xFe5-xVxO12 ................................................ 67 
4.4. Kết luận chương 4 .................................................................................................. 80 
CHƯƠNG 5: CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HẠT NANO Y3Fe5-xInxO12 ... 81 
5.1 Cấu trúc tinh thể và hình thái học ............................................................................ 82 
5.2. Tính chất từ của các hạt nano Y3Fe5-xInxO12 .......................................................... 85 
5.3. Kết luận chương 5 .................................................................................................. 95 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 97 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ........................ 99 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 100 
 V 
DANH MỤC CÁC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 
1. Chữ viết tắt 
YIGsol-gel: Pherit yttri ganet (Y3Fe5O12) được chế tạo bằng phương pháp sol –gel 
YIGđkt: Pherit yttri ganet (Y3Fe5O12) được chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa 
DTA: Phân tích nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis) 
FTIR: Phổ hồng ngoại biến đổi Furier (Furier Transform Infrared Spectroscopy) 
ICP – OES: Phổ phát xạ plasma kết hợp cảm ứng(Inductively Coupled Plasma Optical 
Emission Spectroscopy) 
MFA: Phương pháp gần đúng trường phân tử (Molecular Field Approximation) 
SQUID: Thiết bị giao thoa kế lượng tử siêu dẫn (Superconducting Quantum Interference 
Device) 
SXRD: Phổ nhiễu xạ synchrotron (Synchrotron Radiation X – ray Powder Diffaction) 
SEM: Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) 
TEM: Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscope) 
TGA: Phân tích nhiệt khối lượng (Thermogravimetry Analysis) 
VSM: Từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer) 
XRD: Nhiễu xạ tia X (X – ray Diffraction) 
2. Các kí hiệu 
𝜆: Bước sóng tia X 
χ: Độ cảm từ 
β: Độ rộng bán vạch của phổ nhiễu xạ tia X 
ν: Số mũ độ dài tương quan 
α: Số mũ tới hạn của hàm Bloch 
𝜑𝑌𝐾: Góc Yafet – Kittel 
𝜒2: Hệ số bình phương tối thiểu 
kB: Hằng số Boltzman 
 VI 
𝜇𝐵 : Magneton Bohr 
2θ: Góc nhiễu xạ tia X 
𝜂𝐵: Mômen từ nguyên tử tính theo magneton Bohr 
a: Hằng số mạng 
ρ: Mật độ khối lượng 
M: Phân tử lượng 
NA: Số Avogadro 
[a], (d), {c}: Ba phân mạng trong pherit ganet 
: kích thước trung bình của hạt 
dSEM: Kích thước hạt xác định theo ảnh SEM 
dXRD : Kích thước tinh thể xác định từ nhiễu xạ tia X 
H: Từ trường 
I: Từ độ 
J: Tích phân tương tác trao đổi 
K: Hằng số dị hướng từ tinh thể 
Keff : Hằng số dị hướng từ hiệu dụng 
Ks: Hằng số dị hướng bề mặt 
Ms: Mômen từ tự phát 
S: Mômen spin 
L: Mômen từ quỹ đạo 
T: Nhiệt độ 
TB: Nhiệt độ khóa (blocking) 
TC: Nhiệt độ Curie 
Tcomp: Nhiệt độ bù trừ 
Ttk: Nhiệt độ thiêu kết 
ttk: Thời gian thiêu kết 
g: Thừa số Lande 
I tính toán: Cường độ tính toán 
I thực nghiệm: Cường độ thực nghiệm 
 VII 
Jaa: Tích phân trao đổi trong phân mạng a 
Jdd: Tích phân trao đổi trong phân mạng d 
Jad: Tích phân trao đổi giữa hai phân mạng a – d 
Naa: Hệ số tương tác trường phân tử trong phân mạng a 
Ndd: Hệ số tương tác trường phân tử trong phân mạng d 
Nad: Hệ số tương tác trường phân tử giữa hai phân mạng a – d 
Rwp: Thừa số tin cậy 
V: Thể tích hạt. 
 VIII 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
Bảng 1.1. Khoảng cách giữa các ion lân cận trong tinh thể pherit yttri ganet YIG 
Bảng 1.2. Bán kính ion của đất hiếm và hằng số mạng của pherit ganet tương ứng 
Bảng 1.3. Góc trong các liên kết giữa các ion kim loại trong YIG 
Bảng 1.4. Các hệ số trường phân tử của hệ pha tạp Y3Fe5O12 
Bảng 3.1. Thông số cấu trúc hệ mẫu YIG: hằng số mạng (a), kích thước hạt trung bình 
(), mật độ khối lượng (ρ) 
Bảng 3.2. Thông số cấu trúc hệ mẫu YIG đồng kết tủa, YCeMg, YCaSn được xử lý 
Rietveld: hằng số mạng (a), kích thước hạt trung bình () 
Bảng 3.3. Vị trí của các dải hấp thụ IR của các mẫu YIG, Y2,9Ca0,1Fe4,9Sn0,1O12, 
Y2,75Ce0,05Fe4,75Mg0,05O12 
Bảng 3.4. Nhiệt độ Curie (TC), các giá trị mômen từ ngoại suy (m(0)ngoại suy) và lý thuyết 
(m(0)tính toán) ở 0K, tỷ số (∆m = m(0)ngoại suy/m(0)tính toán) 
Bảng 3.5. Hệ số trường phân tử, nhiệt độ Curier và mômen từ tại 0K của Y3[Fe2-
xRx](Fe3)O12 và Y3[Fe2](Fe3-yQy)O12 với R và Q là ion không từ 
Bảng 4.1. Thông số cấu trúc hệ mẫu Y3-2xCa2xFe5-xVxO12 được xử lý Rietveld: hằng số 
mạng (a), khoảng cách tương tác (dd-O, da-O, dc-O), độ nén mạng (ε) và các hệ số chất 
lượng (χ2 và Rwp) 
Bảng 4.2. Tỷ lệ nguyên tử [Fe]: [V] xác định từ ICP – OES của mẫu Y3-2xCa2xFe5-xVxO12 
so sánh với công thức danh định 
Bảng 4.3. Nhiệt độ Curie (TC), moment từ ngoại suy ở 0K (m(0)cal), tỉ số (Δm = m(0)ngoại 
suy/m(0)tính toán ) và phần trăm ([V]) trong phân mạng a của hệ mẫu Y3-2xCa2xFe5-xVxO12. 
Bảng 5.1. Các tham số cấu trúc của hệ mẫu Y3Fe5-xInxO12 với x = 0  0,7 xác định từ 
phân tích Rietveld: hằng số mạng (a), khoảng cách trung bình giữa các nguyên tử (dd–O , 
da–O, dc–O) và độ vi biến dạng () 
 IX 
Bảng 5.2. Nhiệt độ Curie (TC), các giá trị mômen từ ở 5K (m(5K)thực nghiệm) và tính toán 
(m(0)tính toán) ở 0K, và đánh giá hàm lượng inđi tại các vị trí a và d của hệ mẫu Y3Fe5-
xInxO12 với x = 0 – 0,7 
Bảng 5.3. Các giá trị hệ số trường phân tử Nij và tích phân trao đổi Jij của Y3Fe5-xInxO12 
với x = 0  0,7 
 X 
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ 
Hình 1.1. Vị trí các ion và hình ảnh mô phỏng các phân mạng trong cấu trúc của pherit 
ganet, trong đó FeO là ion Fe ở vị trí tám mặt (octahedral) và FeT là ion Fe ở vị trí bốn 
mặt (tetrahedral). 
Hình 1.2. Mô hình trật tự từ trong các phân mạng của pherit ganet 
Hình 1.3. Sự phụ thuộc nhiệt độ của giá trị mômen từ bão hòa của các phân mạng và 
mômen từ tổng của YIG 
Hình 1.4. Sự phụ thuộc nhiệt độ của mômen từ bão hòa của các pherit ganet R3Fe5O12 
(R = Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) 
Hình 1.5. Lực kháng từ phụ thuộc nhiệt độ của đa tinh thể GdIG 
Hình 1.6. Mômen từ tại T = 0 K khi thay thế vào phân mạng tứ diện từ mô hình Neel. 
Quá trình chuyển sang trạng thái phản sắt từ tại kd ≈ 0.65. 
Hình 1.7. Mômen từ tại T = 0 K khi thay thế vào phân mạng bát diện từ mô hình Neel. 
Quá trình chuyển sang trạng thái phản sắt từ tại ka ≈ 0.35 
Hình 1. 8. Mô hình hai chiều của các phân lớp sắt từ 
Hình 1.9. Đường cong từ nhiệt của Y3Sc0,25Fe4,75O12 
Hình 1.10. Đường cong từ nhiệt của Y3In0,5Fe4,5O12 
Hình 1. 11. Sự phụ thuộc của Ndd và Naa với ka, kd tương ứng. 
Hình 1.12. Mối quan hệ tuyến tính của Nad với ka (kd = 0) 
Hình 1.13. Đường cong từ nhiệt của Y3Ga0,25Fe4,75O12 và Y3Ga0,75Fe4,25O12 
Hình 1. 14. Đường cong từ nhiệt của Y3Al0,33Fe4,67O12 và Y3Al1Fe4O12. 
Hình 1. 15. Mối quan hệ tuyến tính của Nad + 24ka với kd 
Hình 1. 16. Sự thay đổi của mômen từ theo nhiệt độ khi pha tạp vào phân mạng d 
 XI 
Hình 1.17. Sự thay đổi của mômen từ theo nhiệt độ khi pha tạp vào phân mạng a 
Hình 1.18. So sánh lý thuyết và thực nghiệm của ba mẫu {Y3}[MgxFe2-x](Fe3-xSix)O12 
khi pha tạp vào cả hai phân mạng 
Hình 1.19. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu YIG theo thời gian nghiền 
Hình 1.20 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu YIG ở các nhiệt độ khác nhau trong 3 giờ 
Hình 1.21. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu gel YIG chế tạo bằng phương pháp sol-gel 
sau khi nung ủ ở các nhiệt độ 400, 600, 700, 800, 900oC 
Hình 1.22. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu bột YIG với pH khác nhau 
Hình 1.23. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu YIG ở tỉ lệ mol ion kim loại /axit citric 
(MN/CA) khác nhau sau khi thiêu kết ở 800oC 
Hình 1.24. Mômen từ bão hòa phụ thuộc nhiệt độ của các hạt YIG chế tạo bằng phương 
pháp sol-gel so sánh với mẫu khối 
Hình 1. 25. Sự thay đổi của moomen từ bão hòa theo nồng độ In pha tạp vào YIG 
Hình 2.1. Quy trình chế tạo hạt nano pherit ganet YIG bằng phương pháp đồng kết tủa 
Hình 2.2. Quy trình chế tạo các hạt nano pherit ganet Y3Fe5-x In xO12 bằng phương pháp 
sol-gel 
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ đo biến đổi Furier hồng ngoại 
(FTIR):1-Chùm tia song song; 2- Gương cầu; 3-Kính phân cực; 4-Mô đun đàn hồi quang 
học; 5-Khe chốt; 6- Bộ phận thu nhận bằng chất HgCdTe; 7-Vật kính hồng ngoại; 8-Mẫu 
đo; 9-Lăng kính; 10-Đế chuyển động theo phương X và Y. 
Hình 2. 4. Sơ đồ cấu tạo kính hiển vi điên tử quét (SEM): 1-Súng điện tử; 2-Chùm điện 
tử; 3-Anode; 4- Thấu kính từ; 5-Bộ phận hiệu chỉnh ...  
[37] 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., 2011, doi: 
10.1016/j.matchar.2011.02.002. 
[38] F. S.-D. Jesu´s, C. A. Corte´s, R. Valenzuela, S. Ammar, and A.M. Boları´n-Miro´ 
 103 
a, “Synthesis of Y3Fe5O12 (YIG) assisted by high-energy ball milling,” vol. 38, 
pp. 5257–5263, 2012. 
[39] 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, pp. 57–64, 2006, doi: 10.1016/j.jmmm.2005.04.018. 
[40] 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, pp. 196–199, 2010, doi: 
10.1016/j.jallcom.2010.01.119. 
[41] 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, pp. 646–651, 2011, doi: 10.1016/j.matchemphys.2010.10.004. 
[42] M. Jafelicci and R. H. M. Godoi, “Preparation and characterization of spherical 
yttrium iron garnet via coprecipitation,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 226–230, no. 
PART II, pp. 1421–1423, 2001, doi: 10.1016/S0304-8853(00)00996-3. 
[43] 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, pp. 3752–3757, 2009, doi: 
10.1016/j.jmmm.2009.07.033. 
[44] 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, no. PART 3, pp. 2129–
2130, 1995, doi: 10.1016/0304-8853(94)01402-7. 
[45] A. Mergen and A. Qureshi, “Characterization of YIG nanopowders by 
mechanochemical synthesis,” J. Alloys Compd., vol. 478, no. 1–2, pp. 741–744, 
2009, doi: 10.1016/j.jallcom.2008.11.133. 
[46] 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., 2012, doi: 
10.1016/j.jmmm.2012.04.058. 
[47] 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,” Journal of Magnetism and Magnetic 
Materials, vol. 169, no. 1–2. pp. 56–68, 1997, doi: 10.1016/S0304-8853(96)00728-
7. 
[48] M. Pal and D. Chakravorty, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnet by 
sol-gel route,” Phys. E Low-Dimensional Syst. Nanostructures, vol. 5, no. 3, pp. 
200–203, 1999, doi: 10.1016/S1386-9477(99)00040-5. 
 104 
[49] 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,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 247, no. 1. 
pp. 92–98, 2002, doi: 10.1016/S0304-8853(02)00170-1. 
[50] R. D. Sánchez, C. A. Ramos, J. Rivas, P. Vaqueiro, and M. A. López-Quintela, 
“Ferromagnetic resonance and magnetic properties of single-domain particles of 
Y3Fe5O12 prepared by sol-gel method,” Phys. B Condens. Matter, vol. 354, no. 1-
4 SPEC. ISS., pp. 104–107, 2004, doi: 10.1016/j.physb.2004.09.028. 
[51] 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 Solid-State Mater. Adv. Technol., 
vol. 129, no. 1–3, pp. 211–215, 2006, doi: 10.1016/j.mseb.2006.01.014. 
[52] 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, pp. 212–219, 2006, doi: 
10.1016/j.jmmm.2005.06.027. 
[53] R. Valenzuela, F. Sanchez De Jesus, A. M. Bolarin-Miro, C. A. Cortes-Escobedo, 
and S. Ammar, “Y3Fe5O12 prepared by mechanosynthesis from different iron 
sources,” Euromat 2011, p. 1, 2011, doi: A24-P-2-41. 
[54] P. Vaqueiro, M. P. Crosnier-Lopez, and M. A. López-Quintela, “Synthesis and 
characterization of yttrium iron garnet nanoparticles,” J. Solid State Chem., vol. 
126, no. 2, pp. 161–168, 1996, doi: 10.1006/jssc.1996.0324. 
[55] 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, doi: 10.1016/j.jallcom.2006.05.023. 
[56] R. H. Kodama, A. E. Berkowitz, E. J. McNiff, and S. Foner, “Surface spin disorder 
in ferrite nanoparticles,” Materials Science Forum, vol. 235–238, no. PART 2. pp. 
643–650, 1997, doi: 10.4028/www.scientific.net/msf.235-238.643. 
[57] R. H. Kodama and A. E. Berkowitz, “Atomic-scale magnetic modeling of oxide 
nanoparticles,” Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, vol. 
59, no. 9. pp. 6321–6336, 1999, doi: 10.1103/PhysRevB.59.6321. 
[58] C. Binns et al., “Magnetism in exposed and coated nanoclusters studied by 
dichroism in X-ray absorption and photoemission,” Physica B: Condensed Matter, 
vol. 318, no. 4. pp. 350–359, 2002, doi: 10.1016/S0921-4526(02)00804-9. 
[59] 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, no. III, pp. 2227–2229, 2004, doi: 
10.1016/j.jmmm.2003.12.516. 
 105 
[60] 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, no. III, pp. 2230–2232, 2004, doi: 10.1016/j.jmmm.2003.12.924. 
[61] 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, pp. 296–300, 2008, doi: 
10.1016/j.jmatprotec.2007.06.061. 
[62] Z. Cheng, H. Yang, L. Yu, Y. Cui, and S. Feng, “Preparation and magnetic 
properties of Y3Fe5O 12 nanoparticles doped with the gadolinium oxide,” J. Magn. 
Magn. Mater., vol. 302, no. 1, pp. 259–262, 2006, doi: 
10.1016/j.jmmm.2005.09.015. 
[63] 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, pp. 274–280, 2008, doi: 
10.1016/j.matchemphys.2007.07.010. 
[64] H. Liu et al., “In-situ optical and structural insight of reversible thermochromic 
materials of Sm3-xBixFe5O12 (x= 0, 0.1, 0.3, 0.5),” Dye. Pigment., vol. 145, pp. 
418–426, 2017, doi: 10.1016/j.dyepig.2017.06.038. 
[65] 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, pp. 777–779, 2010, doi: 10.1016/j.jmmm.2009.11.001. 
[66] E. Garskaite et al., “On the synthesis and characterization of iron-containing 
garnets (Y3Fe5O12, YIG and Fe3Al5O12, IAG),” Chem. Phys., vol. 323, no. 2–3, 
pp. 204–210, 2006, doi: 10.1016/j.chemphys.2005.08.055. 
[67] M. Zarzecka-Napierala and K. Haberko, “Synthesis and characterization of yttrium 
aluminium garnet (YAG) powders,” Process. Appl. Ceram., vol. 1, no. 1–2, pp. 69–
74, 2007, doi: 10.2298/pac0702069z. 
[68] M. A. Musa, R. S. Azis, N. H. Osman, J. Hassan, and M. M. Dihom, “Structural 
and magnetic properties of yttrium aluminum iron garnet (YAlG) nanoferrite 
prepared via auto-combustion sol–gel synthesis,” J. Aust. Ceram. Soc., vol. 54, no. 
1, 2018, doi: 10.1007/s41779-017-0126-7. 
[69] K. Praveena and S. Srinath, “Effect of Gd3+ on dielectric and magnetic properties 
of Y 3Fe5O12,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 349, pp. 45–50, 2014, doi: 
10.1016/j.jmmm.2013.08.035. 
[70] M. Pal and D. Chakravorty, “Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnet by 
sol – gel route,” Phys. E, vol. 5, pp. 200–203, 2000. 
[71] C. S. Kuroda, T. Y. Kim, T. Hirano, K. Yoshida, T. Namikawa, and Y. Yamazaki, 
“Preparation of nano-sized Bi-YIG particles for micro optics applications,” 
 106 
Electrochim. Acta, 1999, doi: 10.1016/S0013-4686(99)00099-7. 
[72] K. J. Klabunde and G. C. Hadjipanayis, “Aerosol synthesis of gadolinium iron 
garnet particles,” Journal of Materials Research, vol. 7, no. 3. pp. 712–716, 1992, 
doi: 10.1557/JMR.1992.0712. 
[73] S. G. Orchinniko, “Application of synchrotron radiation to the study of magnetic 
materials,” Uspekhi Fiz. Nauk, 1999, doi: 10.3367/ufnr.0169.199908b.0869. 
[74] M. Newville, “Fundamentals of XAFS - What Is XAFS ? Powerpoint,” 
Vorlesung/Skript. 2004. 
[75] T. Shintaku and T. Uno, “Preparation of Ce-substituted yttrium iron garnet films 
for magneto-optic waveguide devices,” Japanese Journal of Applied Physics, Part 
1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers, vol. 35, no. 9 A. pp. 4689–
4691, 1996, doi: 10.1143/jjap.35.4689. 
[76] K. Matsumoto, S. Sasaki, Y. Yamanobe, K. Yamaguchi, T. Fujii, and Y. Asahara, 
“Bismuth- and aluminum-substituted YIG single-crystal films on modified 
gadolinium gallium garnet single-crystal substrates,” Journal of Applied Physics, 
vol. 70, no. 3. pp. 1624–1629, 1991, doi: 10.1063/1.349527. 
[77] S. Higuchi, Y. Furukawa, S. Takekawa, O. Kamada, K. Kitamura, and K. Uyeda, 
“Magnetooptical properties of cerium-substituted yttrium iron garnet single 
crystals for magnetic-field sensor,” Sensors Actuators, A Phys., vol. 105, no. 3, pp. 
293–296, 2003, doi: 10.1016/S0924-4247(03)00104-3. 
[78] V. G. Harris et al., “Recent advances in processing and applications of microwave 
ferrites,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 321, no. 14, pp. 2035–2047, 2009, doi: 
10.1016/j.jmmm.2009.01.004. 
[79] T. Shinohara, S. Takeda, Y. Matsumoto, and Y. Noro, “Magnetic Properties of 
Polycrystalline Gadolinium Calcium Vanadium and Indium Substituted YIG,” 
IEEE Transactions on Magnetics, vol. 11, no. 6. pp. 1676–1679, 1975, doi: 
10.1109/TMAG.1975.1058966. 
[80] F. Mohmed, F. A. Dar, S. Rubab, M. Hussain, and L. Y. Hua, “Magnetic and 
thermal properties of ferromagnetic insulator: Yttrium Iron Garnet,” Ceram. Int., 
vol. 45, no. 2, pp. 2418–2424, 2019, doi: 10.1016/j.ceramint.2018.10.161. 
[81] P. Paulo et al., “Synthesis , structure and magnetic properties of Y 3 Fe 5-x Al x O 
12 garnets prepared by the soft chemical method,” Process. Appl. Ceram., pp. 211–
218, 2014. 
[82] R. D. Waldron, “Infrared Spectra of Ferrites~,” Physical Review, vol. 99, no. 6. pp. 
1727–1729, 1955. 
[83] S. Geller and M. A. Gilleo, “Structure and ferrimagnetism of yttrium and rare-
earth–iron garnets,” Acta Crystallogr., vol. 10, no. 3, pp. 239–239, 1957, doi: 
10.1107/s0365110x57000729. 
 107 
[84] S. Klingler et al., “Measurements of the exchange stiffness of YIG films using 
broadband ferromagnetic resonance techniques,” Journal of Physics D: Applied 
Physics, vol. 48, no. 1. 2015, doi: 10.1088/0022-3727/48/1/015001. 
[85] L. B. McCusker, R. B. Von Dreele, D. E. Cox, D. Louër, and P. Scardi, “Rietveld 
refinement,” vol. 32, no. 1, pp. 36–50, 1999, doi: 
10.1107/97809553602060000962. 
[86] R. L. Douglass, “Spin-wave spectrum of yttrium iron garnet,” Phys. Rev., vol. 120, 
no. 5, pp. 1612–1614, 1960, doi: 10.1103/PhysRev.120.1612. 
[87] R. Gonano, E. Hunt, and H. Meyer, “Sublattice magnetization in yttrium and 
lutetium iron garnets,” Phys. Rev., 1967, doi: 10.1103/PhysRev.156.521. 
[88] R. L. Douglass, “Spin-wave spectrum of yttrium iron garnet,” Physical Review, vol. 
120, no. 5. pp. 1612–1614, 1960, doi: 10.1103/PhysRev.120.1612. 
[89] R. C. Lecraw and L. R. Walker, “Temperature Dependence of the Spin-Wave 
Spectrum of Yttrium Iron Garnet,” J. Appl. Phys., 1961, doi: 10.1063/1.2000390. 
[90] A. B. Harris, “Spin-wave spectra of yttrium and gadolinium iron garnet,” Phys. 
Rev., vol. 132, no. 6, pp. 2398–2409, 1963, doi: 10.1103/PhysRev.132.2398. 
[91] R. D. SHANNON, “Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of 
Interatomie Distances in Halides and Chaleogenides,” Acta Cryst. Sect, vol. A32, 
pp. 751–767, 1976, doi: 10.1023/A:1018927109487. 
[92] A. Tucciarone and P. De Gasperis, “Electrical properties of iron garnet films,” Thin 
Solid Films, 1984, doi: 10.1016/0040-6090(84)90338-9. 
[93] V. T. H. Huong, N. P. Duong, D. T. T. Nguyet, S. Soontaranon, and T. T. Loan, 
“Local structural change and magnetic dilution effect in (Ca2+, V5+) co-substituted 
yttrium iron garnet prepared by sol-gel route,” J. Alloys Compd., vol. 775, pp. 
1259–1269, 2019, doi: 10.1016/j.jallcom.2018.10.218. 
[94] L. LANDAU and E. LIFSHITZ, “On the theory of the dispersion of magnetic 
permeability in ferromagnetic bodies,” in Perspectives in Theoretical Physics, 
1992, pp. 51–65. 
[95] R. C. Lecraw and L. R. Walker, “Temperature Dependence of the Spin-Wave 
Spectrum of Yttrium Iron Garnet,” J. Appl. Phys., vol. 32, no. 3, 1961, doi: 
10.1063/1.2000390. 
[96] E. H. Turner, “Interaction of phonons and spin waves in yttrium iron garnet,” Phys. 
Rev. Lett., vol. 5, no. 3, pp. 100–101, 1960, doi: 10.1103/PhysRevLett.5.100. 
[97] W. Jantz, J. Schneider, B. Andlauer, A. Festk, and R. F. E, “(Received 12 February 
1972 by E, Mollwo),” vol. 10, no. 1. pp. 937–940, 1972. 
[98] S. Bhagat, H. Lessoff, C. Vittoria, and C. Guenzer, “Spin‐wave resonance studies 
on chemical vapor deposited YIG films,” Physica Status Solidi (a), vol. 20, no. 2. 
 108 
pp. 731–738, 1973, doi: 10.1002/pssa.2210200236. 
[99] J. R. Sandercock and W. Wettling, “Light scattering from thermal acoustic 
magnons in yttrium iron garnet,” Solid State Commun., vol. 13, no. 10, pp. 1729–
1732, 1973, doi: 10.1016/0038-1098(73)90276-7. 
[100] P. J. Wojtowicz, “High temperature susceptibility of garnets: Exchange interactions 
in YIG and LuIG,” J. Appl. Phys., vol. 33, no. 3, pp. 1257–1258, 1962, doi: 
10.1063/1.1728680. 
[101] C. M. Srivastava and R. Aiyar, “Spin wave stiffness constants in some 
ferrimagnetics,” Journal of Physics C: Solid State Physics, vol. 20, no. 8. pp. 1119–
1128, 1987, doi: 10.1088/0022-3719/20/8/013. 
[102] E. H. Turner, “Interaction of phonons and spin waves in yttrium iron garnet,” Phys. 
Rev. Lett., 1960, doi: 10.1103/PhysRevLett.5.100. 
[103] B. K. Kuanr, “Effect of rare-earth Gd3+ on instability threshold of YIG,” J. Magn. 
Magn. Mater., vol. 170, no. 1–2, pp. 40–48, 1997, doi: 10.1016/S0304-
8853(97)00034-6.