An attempt has been made to investigate the mechanism of magnetic alignment in the magnets produced by upset forging the $Pr_{20}Fe_{74}B_{4}Cu_{2}$ cast bulk alloy. Upset forging of the cast alloy was carried out for 20 sec to an 80 % thickness reduction (strain rate : $4{$\times}10^{-2}s^{-1}$) in an open die configuration at varying temperatures in the range $600^{\circ}-900^{\circ}C$. It has been found that the upset forging process at temperatures above $800^{\circ}C$ can achieve a magnetic alignment to a great extent from copper-containing Pr-Fe- B-type cast ingot. The growth manner of the ferromagnetic $Pr_{2}Fe_{14}B$ matrix grain in Pr-Fe-B-type alloys was studied by examining the morphology change of the matrix grain in sintered body, and it was found that the matrix grains grew in anisotropic manner such that the grain grew more rapidly along the a- or b-axis than along the c-axis. This anisotropic grain growth led to the plate-like shape of the matrix grain. The magnetic alignment during the upset forging was attributed to grain boundary gliding of the plate-like grains, and the geometry of the grains in the cast ingot and the presence of a large amount of the praseodymium-rich grain boundary phase were thought to play a key role in the achievement of magnetic alignment.
In this work, Monte Carlo simulation was employed to model the stretchable Ising monolayer film to investigate the effect of the spatial distance variation among magnetic atoms on magnetic behavior of the film. The exchange interaction was considered as functions of initial interatomic distance and the stretched distance (or the strain). Following Bethe-Slater picture, the magnetic exchange interaction took the Lennard-Jones potential-like function. Monte Carlo simulations via the Wolff and Metropolis algorithms were used to update the spin systems, where equilibrium and dynamic magnetic profiles were collected. From the results, the strain was found to have strong influences on magnetic behavior, especially the critical behavior. Specifically, the phase transition point was found to either increase or decrease depending on how the exchange interaction shifts (i.e. towards or away from the maximum value). In addition, empirical functions which predict how the critical temperatures scale with initial interatomic distance and the strain were proposed, which provides qualitatively view how to fine tune the magnetic critical point in monolayer film using the substrate modification induced strain.
Co-22%Cr alloy films are promising for high-density perpendicular magnetic recording media with their perpendicular anisotropy and large coercivity of 3000 Oe. We observed that a self organized nano structure(SONS) of fine ferromagnetic Co-enriched phase and paramagnetic Cr-enriched phase appears inside the grain of Co-Cr magnetic alloy thin films at the elevated substrate temperature after do-sputtering. We prepared 1000 $\AA$-thick Co-22%Cr films on 2000 $\AA$- SiO$_2$/Si(100) substrates at the deposition rate of 100 $\AA$/min with substrate temperatures of 3$0^{\circ}C$, 10$0^{\circ}C$, 15$0^{\circ}C$, 20$0^{\circ}C$, 30$0^{\circ}C$, and 40$0^{\circ}C$, respectively. We employed a vibrating sample magnetometer(VSM) to measure the B-H loops showing the saturation magnetifation, coercivity, remanence in in- plane and out- of- plane modes. In- plane coercivity, perpendicular coercivity, and perpendicular remanence increased as substrate temperature increased, how-ever they decreased after 30$0^{\circ}C$ slowly. Transmission electron microscope (TEM) characterization revealed that the self organized nano structure (SONS) appears at the elevated substrate temperature, which forms fine Co-enriched phases inside a grain, then it eventually affect the perpendicular magnetic property. Our results imply that we may tune the perpendicular magnetic properties with SONS obtained at appropriate substrate temperature.
Hussain, Imad;Anwar, Mohammad Shafique;Khan, Saima Naz;Lee, Chan Gyu;Koo, Bon Heun
Korean Journal of Materials Research
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v.28
no.8
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pp.445-451
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2018
We report the structural, magnetic and magnetocaloric properties of $Sr_{1.8}Pr_{0.2}FeMo_{1-x}W_xO_6$($0.0{\leq}x{\leq}0.4$) samples prepared by the conventional solid state reaction method. The X-ray diffraction analysis confirms the formation of the tetragonal double perovskite structure with a I4/mmm space group in all the synthesized samples. The temperature dependent magnetization measurements reveal that all the samples go through a ferromagnetic to paramagnetic phase transition with an increasing temperature. The Arrott plot obtained for each synthesized sample demonstrates the second order nature of the magnetic phase transition. A magnetic entropy change is obtained from the magnetic isotherms. The values of maximum magnetic entropy change and relative cooling power at an applied field of 2.5 T are found to be $0.40Jkg^{-1}K^{-1}$ and $69Jkg^{-1}$ respectively for the $Sr_{1.8}Pr_{0.2}FeMoO_6$ sample. The tunability of magnetization and excellent magnetocaloric features at low applied magnetic field make these materials attractive for use in magnetic refrigeration technology.
$Cr_2O_3$ nanoparticles were prepared via one-step reactive laser ablation of Cr in oxygen. The metastable $CrO_2$ phase was obtained through the subsequent oxidation of $Cr_2O_3$ nanoparticles under $O_2$ with gas pressures of up to 40 MPa. The as-prepared $Cr_2O_3$ nanoparticles are spherical or rectangular in shape with sizes ranging from 20 nm to 50 nm. High oxygen pressure annealing is effective in producing meta-stable $CrO_2$ from as-dried $Cr_2O_3$ nanoparticles, and the $Cr_2O_3$ nanoparticles exhibit a weak ferromagnetic behavior with an exchange bias of up to 11 mT that can be ascribed to the interfacial exchange coupling between uncompensated surface spins and the antiferromagnetic core. The $Cr_2O_3/CrO_2$ nanoparticles exhibit an enhanced saturation magnetization and a reduced exchange bias with an increasing faction of $CrO_2$ due to the elimination of uncompensated surface spins over the $Cr_2O_3$ nanoparticles when exposed to a high pressure of $O_2$ and/or possible phase segregation that results in a smaller grain size for both $Cr_2O_3$ and $CrO_2$.
We grew spinel structured $CoMn_2O_4$ thin films and have studied post-growth annealing effects on their physical properties. After post-growth annealing at $700^{\circ}C$ that is lower than the growth temperature ($720^{\circ}C$), crystal structure became cleared accompanying a change of surface structure. In the temperature dependences of magnetization, phase transitions were observed at ~100 K for both before and after post-growth treated samples which were not observed for the bulk. For both samples, ferromagnetic behaviors were observed above 100 K while it turned to ferrimagnetism at low temperature below 100 K. In particular, the ferrimagnetic behavior became strong after the post-growth treatment. These results indicate that the post-growth annealing process plays an important role in determining the physical properties of spinel $CoMn_2O_4$ thin film.
$AlFe_2B_2$ produced by using a conventional arc melter has a ferromagnetic material with a Curie temperature ($T_C$) of around 300 K, but the arc-melt generates paramagnetic $Al_{13}Fe_4$ impurities during the synthesis of $AlFe_2B_2$. Impurities are brought to cause a decrease in magnetocaloric effects (MCEs). To investigate the effects of $Al_{13}Fe_4$ impurities on MCEs, we prepared and compared ascast and acid-treated samples, where the acid treatment was performed to remove the $Al_{13}Fe_4$ impurities. For the structural analysis, powder X-ray diffraction was carried out, and the measured data were subjected to a Rietveld refinement. The presence of $Al_{13}Fe_4$ impurities in the as-cast sample was observed in the phase analysis measurements. Magnetic properties were investigated by using Superconducting Quantum Interference Device (SQUID) measurements for the as-cast and the acid-treated $AlFe_2B_2$ samples. From isothermal magnetization measurements, Arrott plots were obtained showing that the transition of $AlFe_2B_2$ has a second-order magnetic phase transition (SOMT). The $T_C$ and the saturation magnetization increased for the acid-treated sample due to removal of the paramagnetic impurities. As a consequence, the magnetic entropy change ($-{\Delta}S$) increased in the pure $AlFe_2B_2$ samples, but the full width at half maximum in the plot of $-{\Delta}S$ vs. T decreased due to the absence of impurities.
Kim, Jae-Uk;Cha, Byung-Kwan;Ji, Myoung-Jin;Kwon, Tae-Phil;Park, Byoung-Cheon;Kyoung, Dong-Hyoun;Jin, Hoon-Yeol;Kim, Seung-Hoi;Kim, Jong-Gyu
Journal of the Korean Chemical Society
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v.54
no.6
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pp.766-770
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2010
This is the study of magnetic properties of transition metal doped diluted magnetic semiconductors(DMSs). The wurtzite structure samples were synthesized by the sol-gel method. The thermodynamic characteristics and magnetic properties of $Zn_{1-x}Co_xO$ single phase was investigated for different doping concentration (x = 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15%). The property of diluted magnetic semiconductors has been comfirmed by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electronic Microscope (SEM) and Vibrating sample magnetometer (VSM). The magnetic properties of pure $Zn_{1-x}Co_xO$ is found to be dominated by the ferromagnetic interaction between doped transition metal ions, where by the ferromagnetic coupling strength is simply increased with the concentration(>5%) of the doped transition metal.
Electronic and magnetic properties of the novel rare-earth permanent magnet, $Sm_{2}Fe_{17}N_{3}$, are investigated by performing self-consistent local density functional electronic structure calculations. Employing the LMTO(Linearized Muffin-Tin Orbital) band method, we have obtained the electronic band structures for both paramag-netic and ferromagnetic phases of $Sm_{2}Fe_{17}N_{3}$. Based on the energy band structures, we have studied bonding ef-fects among Sm, Fe, and N atom as well as electronic and magnetic structures. It is found that the N atom sub-stantially reduces the magnetic moment of neighboring Fe atoms through the hybridization interaction and also plays a role in stabilizing the structure. the average magnetic moment of Fe atoms in the ferromagnetic phase of $Sm_{2}Fe_{17}N_{3}$ is estimated to be $2.33{\mu}_B$, which is ~8% larger than the magnetic moment of $Sm_{2}Fe_{17}$, $2.16{\mu}_B$. The Fe I (c) atom, which is located farthest from the N atom and surrounded by 12 Fe nearest neighbors, has the largest magnetic moment ($2.65{\mu}_B$), while the Fe III (f), whose hybridization interaction with N atom is very strong, has the smallest magnetic moment($1.96{\mu}_B$).
Ferromagnetic resonance experiment was performed to study the variations of micromagnetic structure with heat treatment of melt spun $Fe_{76}Cu_{1}Nb_{3}Si_{14}B_{6}$ alloy for 1h at every $50^{\circ}C$ in the temperature range of $400^{\circ}C-700^{\circ}C$. The variations of micromagnetic structure was discussed qualitatively in terms of the variations of line width ${\Delta}H_{p-p}$ and resonance magnetic field $H_{res}$. With increasing armealing temperature to $400^{\circ}C$, ${\Delta}H_{p-p}$ decreases and $H_{res}$ increases due to the decrease in magnetic anisotropy resulting from structural relaxation during heat treatment. With increasing annealing temperature from 400 to $500^{\circ}C$, ${\Delta}H_{p-p}$ increases and $H_{res}$ decreases due to the increase in magnetic anisotropy resulting from the formation of nanocrystalline particles embedded in an amorphous matrix. With increasing armealing temperature from 500 to $550^{\circ}C$, ${\Delta}H_{p-p}$ decreases and $H_{res}$ increases due to the decrease in magnetic anisotropy resulting from the formation of homogeneous nanocrystalline structure with a minor amorphous phase. Further increase in armealing temperature above $550^{\circ}C$ C causes ${\Delta}H_{p-p}$ to increase and $H_{res}$ to decrease due to the increase in magnetic anisotropy due to the formation of inhomogeneous grain structure and intermetallic compounds.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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