Magnetic Properties of Bismuth Substituted Terbium Iron Garnet

[ $Tb_{3-x}Bi_xFe_5O_{12}$ ] has been studied by x-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetometer, $M\"{o}ssbauer$ spectroscopy. The crystal structures were found to be a cubic garnet structure with space group Ia3d. The lattice constants increase linearly with increasing bismuth concentration. With increase of bismuth substitution, the $N\ temperature increases but the compensation temperature decreases. We have observed the negative magnetization in Bi-TbIG system which has not been reported in garnet systems. $M\"{o}ssbauer$ spectra were measured at various temperatures from 4.2 K to $N\ temperature. The isomer shifts at room temperature are ${\sim}0.26mm/s$ which is consistent with ferric state.

Tb3-xBixFe5O12(x=0.5, 0.75, 1.0, 1.25)의 자기적 특성 연구

Sol-gel법을 이용하여 단일상을 갖는 $Tb_{3-x}Bi_xFe_5O_{12}$ 분말 시료를 제조하였으며, 그 결정학적 및 자기적 특성을 x-선 회절법(XRD), 진동 시료 자화율 측정법(VSM), $M\"{o}ssbauer$ 분광법으로 연구하였다. XRD 분석 결과 결정구조는 Ia3d의 공간그룹을 갖는 cubic 구조임을 알 수 있었고, Bismuth의 치환량이 x=0.5, 0.75, 1.0 및 1.25로 증가할수록 격자상수가 각각 $a_0=12.466{\AA},\;12.487{\AA},\;12.499{\AA},\;12.518{\AA}$으로 선형적으로 증가함을 확인할 수 있었다. VSM을 이용한 온도에 따른 자기모멘트 측정 결과 Bismuth의 치환량이 증가하면 $N\ 온도는 증가하며 compensation 온도는 감소함을 확인할 수 있었다. 또한 field cooled 조건에서 비정상적인 음의 자화값이 관측되었다. $M\"{o}ssbauer$ 스펙트럼은 4.2 K에서부터 $N\ 온도까지 측정하였으며, 분석 결과 상온에서 모든 시료의 이성질체 이동치의 값은 평균적으로 0.27mm/s로 철의 이온상태가 +3가 임을 확인할 수 있었다.