Peningkatan sifat magnet filem barium heksaferit dengan filem garnet besi ittrium melalui mekanisme gandingan interaksi tukar-ganti

Abstract

Komposit dua bahan magnet berlainan fasa menerusi mekanisma gandingan interaksi tukar-ganti memberikan manfaat ke atas peningkatan sifat magnet terutamanya nilai produk tenaga suatu bahan itu. Objektif utama kajian ini adalah untuk meningkatkan sifat magnet filem BaM (BaM, BaM) dengan menghasilkan filem nanokomposit BaM/Y3Fe5O12 (YIG) melalui kaedah sol- gel. Skop kajian ini terbahagi kepada tiga bahagian utama. Bahagian pertama melibatkan pencarian parameter filem YIG yang paling optimum. Filem YIG disepuh lindap pada suhu 700 °C, 800 °C dan 900 °C di dalam persekitaran udara dan oksigen.. Filem YIG yang disepuh lindap pada suhu 900 °C (udara) mempunyai cirian mikrotstruktur dan sifat magnet yang terbaik berbanding filem YIG yang lain. Bahagian kedua kajian ini melibatkan pencarian parameter filem BaM yang paling optimum. Filem BaM telah disediakan dengan nisbah Ba:Fe yang berbeza iaitu 1:6, 1:8, 1:10 dan 1:12 yang disepuh lindap pada suhu 800oC. Kajian mendapati filem BaM pada nisbah Ba:Fe = 1:6 menunjukkan cirian mikrostruktur dan sifat magnet yang terbaik. Filem BaM dengan nisbah 1:6 yang terbaik ini disepu hlindap pada suhu 700 °C, 800 °C dan 900 °C di dalam persekitaran udara dan oksigen. Filem BaM yang disepuhl indap dalam udara pada suhu 900 °C menunjukkan mikrostruktur dan sifat magnet yang terbaik. Pada bahagian ketiga kajian ini adalah melibatkan pengkompositan filem BaM dan YIG berdasarkan parameter optimum filem BaM dan YIG yang diperolehi. Di bahagian ini, tiga kumpulan filem nanokomposit telah disediakan. Pertama adalah filem nanokomposit (1-x) BaM/x YIG dengan nilai x = 0.1, 0.2, 0.3….0.9. Kedua adalah filem nanokomposit (4.0) BaM/ (x) YIG dengan nilai x = 0.5, 0.8, 1.0, 2.0 dan 3.0. Ketiga adalah filem nanokomposit dwilapisan BaM/YIG dengan ketebalan kedua-dua lapisan filem yang berbeza. Kesemua filem disepuh lindap dalam persekitaran udara pada suhu 900 oC. Pada kumpulan pertama, hasil analisis mendapati komposisi YIG sebanyak 10% (x = 0.1) merupakan komposisi yang optimum bagi interaksi tukar-ganti berlaku pada tahap yang optimum. Nilai (BH)max yang dicatatkan adalah 8.14 kJ/m3 (medan selari) dan 8.62 kJ/m3 (medan serenjang), lebih tinggi berbanding nilai (BH)max filem BaM fasa tunggal (6.9 kJ/m3 pada medan selari dan 5.8 kJ/m3 pada medan serenjang). Untuk kumpulan kedua, filem nanokomposit (4.0) BaM/ x (YIG) dengan komposisi YIG sebanyak 11% (x = 0.5) berjaya mencatatkan peningkatan pada sifat magnet dengan nilai (BH)max yang diperolehi adalah 7.52 kJ/m3 (medan selari) dan 6.45 kJ/m3 (medan serenjang). Pada kumpulan ketiga, filem nanokomposit BaM/YIG dwilapisan dengan ketebalan paling minimum diperolehi adalah 48 nm mencatakan nilai Ms yang tertinggi iaitu 564 emu/cm3 pada arah medan serenjang. Nilai tersebut adalah 57% lebih tinggi berbanding nilai Ms tertinggi bagi bahan BaM yang dilaporkan oleh penyelidik lain (360 emu/cm3). Filem dwilapisan tersebut mencatatkan nilai (BH)max bersamaan 20.8 kJ/m3 iaitu 256% lebih tinggi berbanding filem BaM berfasa tunggal di dalam kajian ini. Secara keseluruhan, kajian ini berjaya meningkatan sifat magnet filem BaM menerusi interaksi tukar-ganti dengan fasa YIG. Kajian ini berpendapat filem nanokomposit 0.9 BaM/0.1 YIG, 4.0 BaM/0.5 YIG, 4.0 BaM/0.8 YIG dan filem dwilapisan BaM (15)/YIG (33) berpotensi digunakan sebagai bahan magnet kekal, peralatan mikrogelombang, peralatan spintronik serta perakam magneto-optik berserenjang.