授課老師：吳文海研究生：劉聿豐

民國九十九年十二月二十一日

前言釔鐵石榴石已經廣泛使用在電子裝置裡微波與磁光裝置上的磁光器件，如循環器、絕緣體、移相器。在數十年來釔鐵石榴石已被廣泛被研究，據報導法拉第旋轉效應能促進榴石的釔離子替換為鉍離子 (Bi-YIG)，使用在磁光式光盤和磁光顯示器有很大的吸引力。許多研究已經利用 Bi-YIG的粒子分散改質高分子軟片，使軟片顯示有好的磁光性質。利用 Bi-YIG分散在環氧樹酯黏合劑裡，製備 Bi-YIG合成物軟片，研究磁光性質。

前言• 製備 YIG粉末方法有球磨、共沉澱法、微乳劑、利用金屬醇鹽的水解反應形成非結晶檸檬酸凝膠。

• 其中以共沉澱法為較佳，在共沉澱法裡，沉澱物被生成同時而均勻分散在溶液中，再加入界面活性劑，阻止它們聚集。

• 本研究利用共沉澱法製備鉍取代釔鐵石榴石粒子，分別使用陰離子界面活性劑 (SDS)、非離子界面活性劑 (PEG-2000)、和陽離子界面活性劑 (CTAB)，研究界面活性劑在 Bi-YIG上性質的影響。

實驗材料• Ferric nitrate 硝酸鐵• Yttrium nitrate nitrate硝酸釔• Bismuth nitrate 硝酸鉍• Polyethylene glycol 20000 聚乙二醇• Sodium dodecyl sulfate 十二烷基硫酸鈉• Cetyltrimethylammonium bromide 溴化十六烷基三甲胺• Nitric acid 硝酸• Ethanol 乙醇• Methyl methacrylate 甲基丙烯酸甲酯• Azobisisobutyronitrile 偶氮二異丁腈• 25%-ammonia aqueous solution 25%氨水溶液

實驗方法硝酸鉍、硝酸鐵、硝酸釔質量比為 1.8： 1.2： 5

加入 1wt% 不同的表面活性劑

緩慢滴入氨水溶液大力攪拌 (PH維持 11)

得到懸浮液以去離子水清洗 5 次、乙醇清洗 3 次

放入真空乾燥氣溫度為 700 。 C 鍛燒 1 小時得到粉末製備出不同表面活性劑 Bi-YIG納米微球與MMA單體混

合

混合物利用銑削轉速為 40rpm持續三小時

分別得到 PMMA粒子含量為 0.2wt%厚度約 2.5mm

結果與討論

TG-DTA

• Fig. 1. Combined TGA and DTA curves of YIG precursors (prepared using PEG-20000as surfactant).

重量損失 21.85%

脫水過程凝膠釋放出水

氫氧化物的分解反應

YIP形成

YIP相轉化成YIG

XRD

3500~3200cm-1

3480cm-1

寬廣 peak

XRD

從圖二、圖三顯示添加表面活性劑，提高分散性而不會影響 Bi-YIG 相結構

TEM

Fig. 4. TEM images of powders: (a) none surfactant, (b) SDS as surfactant, (c) PEG-20000 as surfactant, and (d) CTAB as surfactant.

粒徑為 80 nm 粒子間嚴重聚集 粒徑為 50 nm

粒徑為 45 nm 粒徑為 45 nm

分散性： CTAB>PEG>SDS

Scherrer equation: D= 0.9/ (cos )

VSM19.70 14.78 12.73

12.35

所有樣品都在低磁場下達到磁化飽和，可得知樣品為軟磁性質

UV–vis range

UV 光譜儀測量改質後的 PMMA 吸收係數，波長為 400~800 nm

粒子大小會影響磁光性質，而粒子越小磁光性質越好

結論• YIG 在 650 。 C為形成階段，在 700 。 C時完成。• 三種不同表面活性劑可提高 YIG粒子的分散性，其中以陽離子表面活性劑 CTAB為較好，其次是非離子表面活性劑 PEG-2000，最後為陰離子表面活性劑 SDS。

• 不同粒子 PMMA改質的磁光性質，所有切片皆具有良好的磁光性質，所有結果顯示 CTAB作為表面活性劑製備粒子為有最好顆粒大小和磁光盤的應用。