@
_ T ² y ¢ £ ?0 n É® z º V R ËX ê sc Ü R M x Fe 3 −x O 4 (M = Fe, Mn, Ni) U c lT c l8 ý
m× D Ó Þu 8 ý pH º± n Ç; c  \ ¥ W _ Ë] §
T + ä ¸ · ? ] 8 ; ∗
â
$ í @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , Â Òí ß 608-736
T ) ç ¬ £
@ / < Æ § F g / B N < Æõ , Â Òí ß 917-736
»G B4 w H
Ö
¦í ß @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , Ö ¦í ß 680-749
+ ä
^ ï Bg ` @
Â
Ò â @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , Â Òí ß 608-737 (2004¸ 8 Z 4 30{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
`
s à Ô ¸F KZ O Ü ¼ Ð l ó ø Í : r ¸ 80
◦C \ " f í ß o6 xÓ o_ pH 7.1 ∼ 8.8 _ % ò % i \ " f M
xFe
3−xO
4(M
= Fe, Mn, Ni) ~ Ã Ì} ` ¦ ] j % i . ~ Ã Ì} _ x- r] X J É r & ñ Û ¼x 3 A q ½ ¨ ¸_ é ß { 9 © ` ¦ Ð% i .
¸$ í q x H í ß o6 xÓ o_ pH 7 £ x < Ê\ Mn
xFe
3−xO
4~ Ã Ì} \ " f H 7 £ x ¦, Ni
xFe
3−xO
4~ Ã Ì}
\
" f H y èô Ç . í o o M
s H Mn
xFe
3−xO
4 â Ä º 490 emu/cm
3∼ 550 emu/cm
3_ ° ú כ` ¦ t 9, Ni
xFe
3−xO
4 â Ä º 380 emu/cm
3∼ 440 emu/cm
3_ ° ú כ` ¦ . í ß o6 xÓ o_ pH 7 £ x < Ê\
~ Ã Ì} _ ¿ ºa ü < { 9 â (grain)_ ß ¼l H 7 £ x ¦ ì ø Í , Ð § 4 É r Mn
xFe
3−xO
4 â Ä º H
c° ú כ É r 84 Oe ∼ 74 OeÜ ¼ Ð, Ni
xFe
3−xO
4 â Ä º H
c° ú כ É r 85 Oe ∼ 59 OeÜ ¼ Ð y è % i .
PACS numbers: 75.70.Ak
Keywords: ` s à Ô, $ í ~ Ã Ì} , ` s à Ô ¸F K, í o o
I. " e  ] Ø
í
ß oÓ ü t $ í ^ Û ¼x 3 A q ` s à Ô(spinel ferrite) H o
<
Æ& h ·Ó ü t o & h Ü ¼ Ð B Ä º î ß & ñ . Õ ª : £ ¤$ í M :ë H \ l l 2
¤ F « Ñ, : x 6 x F « Ñ x 9 $ 3 F « Ñ 1 p x F g# 3 0 A > s 6 x ÷ &
¦ e . Õ ª Q @ /Â Òì r É r [ j b < Ê É r é ß & ñ 1 p x_ Z O ß ¼ + þ
AI ü < ` s à Ô { 9 \ ¦ ì rí ß r & s 6 x ÷ & H â Ä º ´ ú §
. ¦x 9 ¸ o\ ¦ Æ Ò½ ¨ H l l 2 ¤ B ^ _ 6 x ¸\ H Û ¼ x
3 A q ` s à Ô ~ Ã Ì} s 9 כ ¹ l M :ë H \ s ì r _ ½ ¨
Ö ¸µ 1 Ï [1–3].
Û
¼x 3 A q ` s à Ô~ Ã Ì} ` ¦ ] j H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð" f H ß ¼
>
Ó ü t o & h 7 £ xµ 1 Ï 7 £ x à ÌZ O (PVD)õ o < Æ& h 7 £ xµ 1 Ï 7 £ x à ÌZ O (CVD) Ü ¼ Ð Ð ü t à º e . Ó ü t o & h 7 £ xµ 1 Ï 7 £ x à ÌZ O É r / B N7 £ x
Ã
ÌZ O õ Û ¼( ' a A (sputtering) ~ ½ ÓZ O s e ¦, o < Æ& h ~ ½ ÓZ O
∗
E-mail: [email protected];
Tel: +82-51-620-4605; Fax: +82-51-628-6059
É
r ¦ : rì ø Í6 £ xZ O õ o < ÆÃ º5 Å xZ O 1 p x s e . s Qô Ç ~ ½ ÓZ O [ þ t
Ð ` s à Ô ~ à Ì} ` ¦ ] j ½ + É â Ä º ¸¿ º à ºÑ þ ¸ s © _ }
$ í
© : r ¸\ ¦ 9 כ ¹ Ð l M :ë H \ l ó ø Í (substrate)_ F
| 9
\ ] jô Çs e % 3 . 7 £ ¤, ¦ : r \ " f ) < H © ` ¦ { 9 t · ú §
¦ | v 9 Ã º e H Ó ü t| 9 ë ß s 0 p x ¦, ¦ : r \ " f < H © ` ¦ { 9
`
¦ Ã º e H e ¦ Û ¼h Ë :, GaAs-IC x 9 7 á x s À Ó1 p x \ ` s à Ô
~ Ã
Ì} ` ¦ { 9 n = â Ä º\ H l > r_ ~ Ã Ì} ] j ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð H Ô ¦
0 p x % i . s Qô Ç ë H ] j& h ` ¦ K H $ : r \ " f(< 100
◦ C) ` s à Ô ~ Ã Ì} ` ¦ ] j ½ + É Ã º e H ~ ½ ÓZ O s ` s à Ô
¸F K (ferrite plating)Z O s . ` s à Ô ¸F K~ ½ ÓZ O É r à º6 x Ó
o × æ \ " f ~ Ã Ì} ` ¦ Ò q t$ í H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð l ó ø Í : r ¸\ ¦ 100
◦ C s Ð ± ú > ½ + É Ã º e l M :ë H \ l ó ø Í_ F | 9 \ ] jô Ç s
\ O H s & h s e ¦, PVD x 9 CVD~ ½ ÓZ O \ q K " f 4 ¤¸ ú ô
Ç © u \ ¦ 9 כ ¹ Ð t · ú §l M :ë H \ ] j q 6 x` ¦ ± ú Ø ¦ Ã º e
H © & h s e [4–6]. q 2 ¤ ± ú É r : r ¸\ " f ] j ¸÷ &% 3 t ë
ß ¸F K ) a 9 2 £ § É r & ñ $ í s Ä ºÃ º ¦, l & h $ í | 9 É r Z }
É
r : r ¸\ " f ] j ¸ ) a כ õ q § # + 't t · ú § H .
-337-
`
s à Ô ¸F KZ O \ H Y > t ~ ½ ÓZ O s e . : r ½ ¨
\
" f H ~ Ã ÌÓ o} Z O [7]\ _ K ] j ¸ % i . ` s à Ô ¸ F
KZ O \ _ # # Q t s F K5 Å q (M= Ni, Zn, Co, Mn, Cr, 1 p x ¢ ¸ H s [ þ t_ D ¥½ + ËÓ ü t)` ¦ í < Ê H 4 ¤½ + Ë (Fe, M) 3 O 4 _ ~ à Ì} ` ¦ ] j ¸½ + É Ã º e . s [ þ t ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð ~ à Ì} _
$ í
© 5 Å q ¸(deposition rate)ü < } | 9 _ > h ` ¦ 0 AK ì ø Í6 £ x6 x Ó
o(reaction solution)_ pH ü < l ó ø Í : r ¸_ oü < ° ú É r
½ ¨ Ã º' ÷ & ¦ e [8,9]. Õ ª Q ì ø Í6 £ x6 xÓ o_ pH
Z
} Ü ¼ ` s à Ô ¸F K \ 6 x ÷ &l \ ì ø Í6 £ x 6 xÓ o 5 Å q \
"
f Fe(OH), Fe(OH) 2 ü < ° ú É r g Ë > ì ø Í6 £ x s { 9 # Q ~ Ã Ì} _
$ í
© \ É r % ò ¾ Ó` ¦ p u H & h s e % 3 .
: r ½ ¨\ " f H ~ Ã ÌÓ o} ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x # ~ Ã Ì} _ $ í © 5
Å
q ¸\ ¦ ¾ Ó © r v ¦ } | 9 _ > h ` ¦ 0 AK ì ø Í6 £ x6 xÓ o_ pH
\
¦ ¸& ñ H @ / \ í ß o6 xÓ o(oxidizing solution)_ pH
\
¦ ¸& ñ % i . l ó ø Í : r ¸ 80 ◦ C \ " f í ß o6 xÓ o_ pH\ ¦
or v 9 M x Fe 3 −x O 4 (M = Fe, Mn, Ni)_ ~ Ã Ì} ` ¦ ] j
% i . s X O > ] j ) a ~ Ã Ì} _ & ñ $ í õ ¸f ½ ¨ ¸, í
o oü < Ð § 4 Õ ªo ¦ $ í © ¸| õ ' aº ) a s [ þ t_ : £ ¤
$ í
` ¦ ½ ¨ % i .
II. ÷ m Ç ] M ö
`
s à Ô ¸F K \ 6 x l 0 Aô Ç ì ø Í6 £ x6 xÓ oõ í ß o6 x Ó
o (oxidizing solution)_ ï r q H 6 £ § õ ° ú s % i . ì ø Í 6
£
x6 xÓ o É r 7 £ x À ÓÃ º(1.0 l)\ pH ¢ - aØ æ ] j (buffer) Ð" f 6 x
H CH 3 COONH(5.0 g)\ ¦ 6 x K r Ê ê N 2 Û ¼ Ð 2r ç
ß 1 l xî ß ¾ ¡ § (bubbling) õ & ñ ` ¦ 5 g 7 £ x À ÓÃ º × æ \ z
e H 6 x > rí ß è\ ¦ ] j ¦, NiCl 2 ·4H 2 O, MnCl 2 ·4H 2 O Õ
ªo ¦ FeCl 2 ·4H 2 O\ ¦ 6 x K r & ï r q % i . s M : ì ø Í6 £ x 6
xÓ o_ pH H 7.1 s % 3 . í ß o6 xÓ o % i r 7 £ x À ÓÃ º(1.0 l)\ CH 3 COONH (5.0 g)\ ¦ 6 x K r & , N 2 Û ¼\ ¦ 2 r ç ß bub- bling ô Ç Ê ê NaNO 2 (1.0 g)` ¦ 6 x K # ï r q % i . Õ ªo
¦ í ß o6 xÓ o_ pH ¸& ñ ` ¦ 0 AK NaOH\ ¦ y y 0.0 g, 0.02 g, 0.04 g, 0.10 g Õ ªo ¦ 0.20 g` ¦ V , % 3 Ü ¼ 9, s M : í ß o6 x Ó
o_ pH H 7.1, 7.6, 7.9, 8.3 Õ ªo ¦ 8.8 s % 3 . s כ ` ¦ כ
¹ Table 1õ ° ú .
l
ó ø ÍÜ ¼ Ð H OH l COOHl \ ¦ t ¦ e Ü ¼ 9 ì ø Í6 £ x 6
xÓ o\ @ /K î ß & ñ # ` s à Ô ¸F K \ 6 x½ + É Ã º e
. : r ½ ¨\ " f H cover glass (18 × 18 mm 2 )\ ¦ 6 x
%
i . Glass_ ³ ð \ e H SiOH l ` s à Ô ¸F K \
"
f l ó ø Íõ ` s à Ô8 £ x õ _ ½ + Ë\ ' a # ô Ç [10].
ï
r q ) a l ó ø Í` ¦ ì ø Í6 £ x ¸\ © u ¦ í ß o6 xÓ oõ ì ø Í6 £ x6 x Ó
o` ¦ Ä »o ó ø Íõ l ó ø Í s _ a % v É r / B Nç ß ` ¦ : x K { 9 & ñ ô Ç 5 Å q
¸, 7 £ ¤ ì ø Í6 £ x6 xÓ o 6.4 cm 3 /min, í ß o6 xÓ o 1.6 cm 3 /min Ð
Fig. 1. X-ray diffraction analysis for the plated Fe 3 O 4
films as a function of the pH of oxidizing solution.
s ß ¼ Ð È ÓÚ Ô * 3 á Ô\ ¦ 6 x # / B N/ å L % i . s M : l ó
ø Í_ : r ¸ H ì ø Í6 £ x ¸_ + '¼ # \ Â Ò Ã Ì ) a \ P ó ø Íõ : r ¸> (thermocouple)` ¦ : x K { 9 & ñ > Ä »t Ù þ ¡Ü ¼ 9, ~ Ã Ì} s $ í
© H 1 l xî ß ì ø Í6 £ x6 xÓ oõ í ß o6 xÓ o\ H > 5 Å q N 2 Û ¼\ ¦ /
B
N/ å L " f 30ì rç ß Ä »t % i .
]
j ô Ç r « Ñ[ þ t_ & ñ ½ ¨ ¸\ ¦ S X l 0 AK x- r ] X
© u Ð Cu-K α ` ¦ s 6 x # r] X ¸\ ¦ % 3 % 3 Ü ¼ 9, s [
þ
t ÐÂ Ò' © Ã º\ ¦ % 3 % 3 . ¸F K ) a ~ Ã Ì} _ l & h : £ ¤
$ í
É r 1 l x+ þ A r « Ñ § 4 > (VSM; Vibrating Sample Mag- netometer)` ¦ s 6 x # H max = 10 kOe_ l © ` ¦ Â Ò õ
" f ~ à Ì} _ à º¨ î ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð 8 £ ¤& ñ % i . ~ à Ì} ¸$ í q
H Ä » ¸ ½ + Ë ¦Å Ò e ¦ Ý ¼ ì rF g ì r$ 3 l (ICP; Induc- tively Coupled Plasma Spectroscopy)` ¦ 6 x # 8 £ ¤& ñ
% i . } _ p [ j½ ¨ ¸ü < ¿ ºa \ ¦ Å Ò & ³p â (SEM;
Scanning Electron Microscopy) Ü ¼ Ð ' a¹ 1 Ï % i .
III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý
Fig. 1 É r í ß o6 xÓ o_ pH\ ] j ) a Fe 3 O 4 ~ Ã Ì} _
x r] X © ` ¦ Ð# ï r . s [ þ t_ x r] X © É r cover glass0 A\ ] j ) a Fe 3 O 4 ~ Ã Ì} ` ¦ x r] X l \ ¦ : x # % 3
É
r כ s . ± ú É r y ¸\ " f ½ Ó(background)s Z } >
¸ H כ É r l ó ø ÍÜ ¼ Ð 6 xô Ç cover glass\ _ ô Ç x í ß ê
ø ÍÜ ¼ Ð ^ ¦ Ã º e . z ´+ « >` ¦ ' ô Ç l ó ø Í : r ¸ 80 ◦ C í ß o 6
xÓ o_ pH 7.1 ∼ 8.8_ % ò % i \ " f ¸¿ º Û ¼x 3 A q ½ ¨ ¸_ M x Fe 3 −x O 4 (M = Fe, Ni, Mn) ` s à Ô ~ à Ì} s + þ A$ í ÷ &
%
3 .
Table 1. Aqueous solution used in ferrite plating.
Reaction Solution Oxidizing Solution
M
xFe
3−xO
4FeCl
2·4H
2O ( ×10
−3mol/l) MnCl
2·4H
2O ( ×10
−3mol/l) NiCl
2·4H
2O ( ×10
−3mol/l) pH pH
M=Fe 15 7.1
7.6
M=Ni 12.5 2.5 7.1 7.9
8.3
M=Mn 10 5 8.8
Fig. 2. Deposition rate of M x Fe 3 −x O 4 (M = Fe, Mn, Ni) films grown as a function of the pH of oxidizing solution.
s
[ þ t_ r] X © Ü ¼ ÐÂ Ò' % 3 É r © Ã º H í ß o6 xÓ o_ pH_ o\ _ o t · ú § H { 9 & ñ ô Ç ° ú כ` ¦ Ð
%
i . Fe x Fe 3 −x O 4 ~ Ã Ì} _ © Ã º H 8.396 ˚ A Ü ¼ Ð z
¤ . s H bulk r « Ñ_ â Ä º Fe 3 O 4 _ © Ã º H 8.39
˚ A ü < q 5 p wô Ç ° ú כ` ¦ [11]. Mn x Fe 3 −x O 4 ~ Ã Ì} _ â Ä
º Fe s : r Ð s : r ì ø Í â s H Mn s : r s Fe s : r o
\ @ /u H d Ü ¼ Ð K " f © Ã º ç ß 7 £ x # 8.406
˚ A Ü ¼ Ð z ¤Ü ¼ 9, Ni x Fe 3 −x O 4 ~ à Ì} _ â Ä º ì ø Í@ / Ð Fe s
: r Ð s : rì ø Í â s É r Ni s : r s Fe s : r o \ @ / u
H d Ü ¼ Ð K " f © Ã º ç ß y è\ ¦ 4 R M ® o ¦, Õ ªA
"
f 8.389 ˚ A Ü ¼ Ð z ¤ .
Fig. 2 H í ß o6 xÓ o_ pH\ É r M x Fe 3 −x O 4 (M = Fe, Ni, Mn) ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸\ ¦ Ð# ï r . í ß o6 xÓ o_ pH
7.1\ " f 8.8 t o < Ê\ ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸ H Fe x Fe 3 −x O 4 ~ Ã Ì} _ â Ä º 217 ˚ A/min \ " f 298 ˚ A/min t
7 £ x % i ¦, Ni x Fe 3 −x O 4 ~ Ã Ì} _ â Ä º 143 ˚ A/min \
"
f 255 ˚ A/min t 7 £ x % i ¦, Mn x Fe 3 −x O 4 ~ Ã Ì} _ â Ä
º 143 ˚ A/min \ " f 256 ˚ A/min t 7 £ x % i .
Ã
º6 xÓ o× æ \ " f F K5 Å q s : r É r Ó ü t õ C 0 A ½ + Ë ¢ ¸ H & ñ l
& h ½ + Ë\ _ K Ó ü tì r \ Ñ ü t QÁ ú ¢# 4 R e H Ã º oF K5 Å q s
: r õ à ºì r K ì ø Í6 £ x s { 9 # Qè ß Ã º oF K5 Å q s : r_ + þ AI
Ð > r F ô Ç . s [ þ t F K5 Å q s : r s l ó ø Í³ ð \ e H -SiOH l
\ f ¨ Ã Ì` ¦ > ÷ & ¦ f ¨ Ã Ìô Ç F K5 Å q s : r É r í ß o] j\ _ K
í ß oì ø Í6 £ x s { 9 # Q ` s à Ô8 £ x` ¦ + þ A$ í ô Ç . s ` s
à Ô8 £ x É r ¢ ¸ s [ þ t F K5 Å q s : r_ f ¨ Ã Ì o \ ¦ ] j/ B N l M : ë
H \ ` s à Ô ~ Ã Ì} _ $ í © ì ø Í6 £ x É r Fe 2+ x 9 É rF K5 Å q s
: r M n+ s l ó ø Í³ ð \ f ¨ Ã Ì ¦, f ¨ à Ìô Ç F K5 Å q s : r É r í ß
o÷ &# Q Fe 2+ → Fe 3+ _ ì ø Í6 £ x` ¦ { 9 Ü ¼ . s ü <° ú s F K5 Å q s
: r_ f ¨ Ã Ì, í ß oõ & ñ ` ¦ ì ø Í4 ¤ # ` s à Ô ~ Ã Ì} s $ í
© ÷ & 9, ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸ H F K5 Å q s : r_ f ¨ Ã Ì| ¾ Ó\
& ñ ) a [12]. s F K5 Å q s : r_ f ¨ à Ì| ¾ Ó É r l ó ø Í_ : r ¸ü <
ì
ø Í6 £ x6 xÓ o_ pH\ 7 £ x H כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e . : r
½ ¨_ õ H í ß o6 xÓ o_ pH ¸ F K5 Å q s : r_ f ¨ Ã Ì| ¾ Ó` ¦ 7
£
x r v H כ ¹ Ü ¼ Ð z ¤ . ~ à ÌÓ o} Z O \ " f H l ó ø Í³ ð
\ F K5 Å q s : r s f ¨ Ã Ì l \ í ß o6 xÓ oõ ì ø Í6 £ x6 xÓ os
D ¥½ + Ë÷ &# Q ì ø Í6 £ x6 xÓ oë ß _ pH Ð Z }` ¦ כ s . í ß o6 xÓ o _
pH H ì ø Í6 £ x6 xÓ o_ pH © 5 p x \ ¸ l # \ ¦ ¦ í ß o§ 4 ` ¦ 7
£
x r v H " é ¶ s ÷ &# Q í ß o6 xÓ o_ pH 7 £ x \ ~ Ã Ì }
_ $ í © 5 Å q ¸ H 7 £ x ô Ç כ Ü ¼ Ð Ò q ty ) a . ì ø Í6 £ x 6 xÓ o_ pH\ ¦ Z } s ì ø Í6 £ x6 xÓ o\ " f g Ë > s { 9 # Q l ó ø Í\ f ¨ Ã Ì
# ½ + É Fe 2+ _ ª s × ¦ # Q [ þ t # Q ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸\ ¦ Ö ¼ o
> ¦, 4 ¤½ + Ë ` s à Ô\ ¦ ] j ½ + É â Ä º " é ¶ H ¸$ í q _ r « Ñ\ ¦ ] j H X < É r % ò ¾ ÓÜ ¼ Ð 6 xô Ç [13]. Õ ª
Q : r ½ ¨\ " f_ í ß o6 xÓ o_ pH\ ¦ Z } s H ~ ½ ÓZ O ` ¦ 6
x # , ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸ ¸ ¾ Ó © ÷ &% 3 ¦ ì ø Í6 £ x6 xÓ o_ g Ë >
` ¦ } ` ¦ Ã º e # Q ª | 9 _ } ` ¦ ] j ½ + É Ã º e % 3 .
Goto 1 p x [14] É r FeCl2 ·3.5H 2 O\ ¦ 2.0 g/l, CH 3 COO NH 4 \ ¦ 5.0 g/l í < Ê H ì ø Í6 £ x6 xÓ o(pH = 7.0)õ NaNO 1.0 g/l` ¦ í < Êô Ç í ß o6 xÓ o` ¦ s 6 x # Ä »o l ó ø Í0 A\ Fe 3 O 4 ~ Ã Ì} ` ¦ ] j % i H X <, l ó ø Í : r ¸ 90 ◦ C \ " f 300
˚ A/min _ ~ à Ì} $ í © 5 Å q ¸\ ¦ % 3 % 3 ¦ µ 1 ϳ ð % i . s ° ú כ
É
r : r ½ ¨\ " f í ß o6 xÓ o_ pH 7.1 { 9 M : 370 ˚ A/min õ
q 5 p wô Ç ° ú כs 9, í ß o6 xÓ o_ pH\ ¦ 8.8 Ð % i ` ¦ M : 430
˚ A/min Ü ¼ Ð Goto_ z ´+ « >u Ð s ` Z } É r ~ Ã Ì} $ í © 5 Å q
¸\ ¦ % 3 ` ¦ Ã º e % 3 .
Fig. 3 É r í ß o6 xÓ o_ pH \ ] j ) a Mn x Fe 3 −x O 4
~ Ã
Ì} _ SEM Ü ¼ Ð } õ ] X > h ` ¦ 1 l x r \ ' a¹ 1 Ï l
0 AK ] X > h ` ¦ 10 ◦ l Ö ¦ # ' a¹ 1 Ïô Ç כ s . ~ Ã ÌÓ o} Z O
Fig. 3. SEM images of Mn x Fe 3 −x O 4 films with different pH of oxidizing solution.
É
r l ó ø Í³ ð \ F K5 Å q s : r s f ¨ Ã Ì l f \ í ß o6 xÓ oõ ì
ø Í6 £ x6 xÓ os ½ + Ë5 gt l M :ë H \ s [ þ t 6 xÓ os l ó ø Í\ ¸² ú
l \ s p ` s à Ô { 9 Ò q t$ í | ¨ c à º ¸ e ` ¦ כ s
. s [ þ t_ { 9 ~ Ã Ì} _ ³ ð \ f ¨ Ã Ì ) a , ` s à
Ô ~ Ã Ì} _ ] X > h é ß _ ¸_ þ v É r u # 4 [ t` ¦ Á ú ¢ É r כ ° ú s
³ ð s © { © y } 9 # Q| 9 כ s . í ß o6 xÓ oõ ì ø Í6 £ x6 x Ó
os > 5 Å q # l ó ø Í0 A\ ¦ f Ë Ql M :ë H \ s p + þ A$ í ) a { 9
[ þ t É r l ó ø Í\ f ¨ Ã Ì H â Ä º Ð s 6 xÓ o[ þ t õ < Êa f
Ë Q ! Qo H כ Ü ¼ Ð Ò q ty ÷ &# Q ~ Ã Ì} _ + þ A$ í \ % ò ¾ Ó` ¦ Å
Òt · ú § H . " f } _ ¸_ þ v É r Fe 2+ _ f ¨ Ã Ìõ í ß oõ
&
ñ ` ¦ ì ø Í4 ¤ # l Ñ ü æ ¸ ª Ü ¼ Ð $ í © % i 6 £ §` ¦ · ú Ã º e .
Õ
ªo ¦, í ß o6 xÓ o_ pH Z }` ¦ Ã º2 ¤ ~ Ã Ì} _ & ñ w n _ ß ¼ l
(grain size) 7 £ x % i ¦, ~ Ã Ì} _ ¿ ºa % i r 7 £ x % i
. s ¿ ºa H ICPz ´+ « >\ " f % 3 É r ~ Ã Ì} _ ¿ ºa ü < _ { 9 u
% i .
Fig. 4 H í ß o6 xÓ o_ pH\ É r ~ Ã Ì} \ " f_ ¸$ í q \ ¦
Ð# ï r . Ni x Fe 3 −x O 4 ~ Ã Ì} \ " f Ni_ ¸$ í q x H í ß o 6
xÓ o_ pH 7.1 { 9 M : 0.162\ " f pH 8.8 { 9 M : 0.132 Ð í ß o 6
xÓ o_ pH 7 £ x < Ê\ y èô Ç . s H í ß o6 xÓ o _ pH 7 £ x < Ê\ © @ /& h Ü ¼ Ð Ni s : r Ð Fe s : r_ f
¨ à ÌÒ ¦ s 7 £ x ô Ç H כ ` ¦ · ú à º e . ô Ǽ # Ni x Fe 3 −x O 4
Fig. 4. Variation of chemical composition parameter x in Mn x Fe 3 −x O 4 and Ni x Fe 3 −x O 4 films as a function of the pH of oxidizing solution.
~ Ã
Ì} ` ¦ ] j ¸ l 0 AK ì ø Í6 £ x6 xÓ o 5 Å q \ V , É r F K5 Å q s : r_
¸$ í q \ ¦ Ni x
0Fe 3 −x
0 Ð è q M : x 0 H 0.43_ ° ú כ` ¦
. ~ Ã Ì} \ " f ¸$ í q xü < ì ø Í6 £ x6 xÓ o\ " f_ ¸$ í q x 0 ü <
_ q (x/x 0 ) H 0.367 ∼ 0.321_ ° ú כ` ¦ . s ° ú כ É r Itoh 1 p x [1] s ì ø Í6 £ x6 xÓ o_ pH 6.9\ " f spin spray ~ ½ ÓZ O Ü ¼
Ð Ni x Fe 3 −x O 4 _ ~ Ã Ì} _ ] j \ e # Q" f x/x 0 H 0.4_
° ú
כ` ¦ ¦ Ð ¦ô Ç ° ú כõ q 5 p wô Ç ° ú כ` ¦ . Õ ª A " f stoichiometry _ ¸$ í q 7 £ ¤ NiFe 2 O 4 _ ~ Ã Ì} ` ¦ % 3 l 0 A K
" f H ¸$ í q x 0 1 Ð s ` H ° ú כ` ¦ 4 R < Ê` ¦ _ p
ô Ç .
Mn x Fe 3 −x O 4 ~ Ã Ì} \ " f Mn_ ¸$ í q x H í ß o6 xÓ o_ pH 7.1 { 9 M : 0.051\ " f pH 8.8 { 9 M : 0.072 Ð í ß o6 xÓ o _ pH 7 £ x < Ê\ 7 £ x ô Ç . s H í ß o6 xÓ o_ pH
7 £ x < Ê\ © @ /& h Ü ¼ Ð Fe s : r Ð Mn s : r_ f
¨ Ã ÌÒ ¦ s 7 £ x ô Ç H כ ` ¦ · ú Ã º e . s ü < ° ú s ì ø Í6 £ x 6
xÓ o\ " f ¸$ í q ü < ~ Ã Ì} ? /\ " f_ ¸$ í q s H Fe s : r õ
Mns : r s l ó ø Í³ ð \ f ¨ Ã Ì H & ñ ¸ Ø Ôl M :ë H s
. z ´] j Mn_ â Ä º pH 7\ " f f ¨ Ã Ìs { 9 # Q l r
# pH 9 ∼ 10\ " f 90 %s © f ¨ Ã Ì H כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e
[8]. : r z ´+ « >` ¦ ' ô Ç ¸| \ " f H Mn Ð Fe_ f ¨ Ã Ì Ö
¦ s s ` Z } ¤ .
Fig. 5 H í ß o6 xÓ o_ pH\ É r í o o Ms\ ¦ Ð
#
ï r . © : r \ " f VSM` ¦ s 6 x # 8 £ ¤& ñ ô Ç data\ ¦ ICP z
´+ « >\ " f % 3 É r ~ Ã Ì} _ ^ & h ` ¦ ¦ 9 # M s ° ú כ` ¦ % 3 % 3
. Fe 3 O 4 ` s à Ô ~ Ã Ì} _ â Ä º Ms° ú כ É r 440 emu/cm 3
∼ 480 emu/cm 3 _ ° ú כ` ¦ t ¦, Mn x Fe 3 −x O 4 â Ä º M s ° ú כ É r 490 emu/cm 3 ∼ 550 emu/cm 3 _ ° ú כ` ¦ t 9, Ni x Fe 3 −x O 4 â Ä º Ms° ú כ É r 380 emu/cm 3 ∼ 440 emu/cm 3 _ ° ú כ` ¦ . s [ þ t_ ° ú כ É r Itoh [1] \ _ K Ð
¦ô Ç 466 emu/cm 3 _ ° ú כõ q 5 p w ¦ Fe 3 O 4 bulk_ â Ä º
Fig. 5. A variation of saturation magnetization (M s ) of
M x Fe 3 −x O 4 (M = Fe, Mn, Ni) films as a function of the
pH of oxidizing solution.
Fig. 6. A variation of coercive force (Hc) of M x Fe 3 −x O 4
(M = Fe, Mn, Ni) films as a function of the pH of oxi- dizing solution.
M s ° ú כ(513 emu/cm 3 ) [15] õ q §½ + É M : ß ¼> + 't t · ú §
H ª | 9 _ ~ Ã Ì} e ` ¦ · ú Ã º e .
`
s à Ô_ ¦Ä » o (intrinsic magnetization)_ ß ¼ l
H % i Û ¼x 3 A q + þ AI _ s : rì r íü < ^ o ü < ¼ 1 Ï ^
o \ " f Û ¼ 2 ;_ ì ø ͨ î ' \ _ K [ O " î ) a . Mn x Fe 3 −x O 4
~ Ã
Ì} \ e # Q" f Mn 2+ s : r_ 80 % H & ñ © Û ¼x 3 A q` ¦ s À Ò
¦ Qt 20 % H % i Û ¼x 3 A q` ¦ s ê r [11]. & ñ © Û ¼x 3
A q ì r í\ _ ô Ç ì r { © l ¸F ' pà Ô H (4+x)µ B \ ¦ ° ú ¦,
%
i Û ¼x 3 A q ì r í\ _ ô Ç ì r { © l ¸F ' pà Ô H (4-x)µ B \ ¦
° ú
H . " f Mn x Fe 3 −x O 4 ~ à Ì} _ ì r { © l ¸F ' pà Ô µ H [0.8(4+x) + 0.2(4-x)]µ B \ ¦ ° ú H . ô Ǽ # Ni x Fe 3 −x O 4
~ Ã
Ì } _ â Ä º Ni 2+ s : r É r % i Û ¼x 3 A q` ¦ s À Ò ¦, ì r { © l
¸F ' pà Ô H (4-2x)µ B _ ° ú כ` ¦ ° ú H . Õ ªA " f x = 0 Fe 3 O 4 â Ä º 4 µ B , x = 1 MnFe 2 O 4 _ â Ä º 4.6 µ B , NiFe 2 O 4 _ â Ä º 2 µ B _ ì r { © l ¸F ' pà Ô\ ¦ .
" f Mn x Fe 3 −x O 4 â Ä º M s ° ú כ É r Fe 3 O 4 Ð Z } >
¦, Ni x Fe 3 −x O 4 â Ä º M s ° ú כ É r ± ú > è ß .
í
ß o6 xÓ o_ pH 7 £ x < Ê\ M s ° ú כ É r ç ß _ ¼ # H e
Ü ¼ y è % i .
Fig. 6 É r í ß o6 xÓ o_ pH\ É r Ð § 4 H c \ ¦ Ð# ï
r . í ß o6 xÓ o_ pH 7 £ x < Ê \ Mn x Fe 3 −x O 4
â
Ä º H c ° ú כ É r 84 Oe ∼ 74 OeÜ ¼ Ð, Ni x Fe 3 −x O 4 â Ä º H c ° ú כ É r 85 Oe ∼ 59 OeÜ ¼ Ð y è % i Ü ¼ 9, Fe 3 O 4 ` s
à Ô ~ Ã Ì} _ â Ä º H c ° ú כ É r 88 Oe ∼ 46 Oe_ ° ú כÜ ¼ Ð y è
% i . Ð § 4 É r ~ Ã Ì} _ ¿ ºa \ _ > r ¦, ¢ ¸ô Ç & ñ w n _ ß ¼l ü < ¸ ª Õ ªo ¦ ³ ð _ © I 1 p x \ _ > rô Ç [16].
_ & ñ w n s _ ½ ¨\ ¦ + þ A$ í ô Ç ¦ ^ ¦ M : [17]
í
ß o6 xÓ o_ pH 7 £ x \ Ð § 4 s y èô Ç כ É r í ß o 6
xÓ o_ pH 7 £ x \ Fig. 3\ " f Ð H ü < ° ú s ~ Ã Ì} _ ¿ ºa 7 £ x ¦ ¢ ¸ô Ç & ñ w n s & f Ü ¼ Ð K # 4 _ s 1 l x s 6 x s K 4 R H c y è % i .
IV. + s Ç Â ] Ø
l
ó ø Í : r ¸ 80 ◦ C í ß o6 xÓ o_ pH 7.1 ∼ 8.8_ % ò % i \ " f
¸¿ º Û ¼x 3 A q ½ ¨ ¸_ M x Fe 3 −x O 4 (M = Fe, Ni, Mn) ` s
à Ô ~ Ã Ì} s + þ A$ í ÷ &% 3 . í ß o6 xÓ o_ pH 7.1\ " f 8.8
t o < Ê\ M x Fe 3 −x O 4 (M = Fe, Ni, Mn) `
s à Ô ~ Ã Ì} $ í © 5 Å q ¸ H ß ¼> > h ÷ &% 3 Ü ¼ 9, f ¨ Ã Ìõ & ñ õ í ß oõ & ñ _ ì ø Í4 ¤ \ _ K l Ñ ü æ ¸ ª Ü ¼ Ð $ í © ô Ç ¸_ þ v
`
¦ ^ ¦ Ã º e % 3 ¦, í ß o6 xÓ o_ pH Z }` ¦ Ã º2 ¤ ~ Ã Ì} _
&
ñ w n _ ß ¼l (grain size) 7 £ x % i ¦, ~ Ã Ì} _ ¿ ºa % i r 7
£
x % i .
Ni x Fe 3 −x O 4 ~ Ã Ì} \ " f ¸$ í q x H í ß o6 xÓ o_ pH 7.1 { 9
M : 0.162\ " f pH 8.8 { 9 M : 0.132 Ð í ß o6 xÓ o_ pH
7 £ x < Ê\ y è ¦, Mn x Fe 3 −x O 4 ~ Ã Ì} \ " f ¸
$ í
q x H í ß o6 xÓ o_ pH 7.1 { 9 M : 0.051\ " f pH 8.8 { 9 M
: 0.072 Ð í ß o6 xÓ o_ pH 7 £ x < Ê\ 7 £ x ô Ç .
Fe 3 O 4 ` s à Ô ~ Ã Ì} _ â Ä º M s ° ú כ É r 440 emu/cm 3
∼ 480 emu/cm 3 _ ° ú כ` ¦ t ¦, Mn x Fe 3 −x O 4 â Ä º M s ° ú כ É r 490 emu/cm 3 ∼ 550 emu/cm 3 _ ° ú כ` ¦ t 9, Ni x Fe 3 −x O 4 â Ä º M s ° ú כ É r 380 emu/cm 3 ∼ 440 emu/cm 3 _ ° ú כ` ¦ .
í
ß o6 xÓ o_ pH 7 £ x < Ê\ Mn x Fe 3 −x O 4 â Ä º H c ° ú כ É r 84 Oe ∼ 74 OeÜ ¼ Ð, Ni x Fe 3 −x O 4 â Ä º H c ° ú כ
É r 85 Oe ∼ 59 Oe Ü ¼ Ð y è % i Ü ¼ 9, Fe 3 O 4 ` s à Ô
~ Ã
Ì} _ â Ä º H c ° ú כ É r 88 Oe ∼ 46 Oe_ ° ú כÜ ¼ Ð y è % i
.
Y c
p w à U Ø ô
[1] T. Itoh, M. Abe and Y. Tamaura, Jpn. J. Appl.
Phys. 27, 5 (1988).
[2] M. Gomi, H. Furuyama and M. Abe, J. Appl. Phys.
70, 7065 (1991).
[3] T. W. Ha and J. S. Lee, J. Kor. Mag. Soc. 8, 295 (1998).
[4] M. Abe and Y. Tamaura, J. Appl. Phys. 55, 2614 (1984).
[5] Advances in ceramics 15, 639 (1985).
[6] T. Itoh, M. Abe and Y. Tamaura, J. Magn. Soc.
Jpn. 13(sl), 869 (1989).
[7] M. Abe, T. Itoh and Y. Tamaura, Mat. Res. Soc.
Symp. Proc. 232, 107 (1991).
[8] Y. Tamaura and M. Abe, J. Colloid and Interface
Science 192, 327 (1989).
[9] T. Itoh, M. Abe, T. Sasao and Y. Tamaura, IEEE Trans. Magn. 25, 4230 (1989).
[10] Y. Tanno, M. Abe and Y. Tamaura, Chem. Soc. Jpn.
62, 1980 (1987).
[11] S. Chikazumi and Stanly H. Charap, Physics of mag- netism (John Wiley & Sons, New York, 1964), p. 79.
[12] M. Abe, Y. Tamaura, Y. Goto, N. Kitamuram and M. Gomi, J. Appl. Phys. 61, 3211 (1987).
[13] S. Hori, T. Itoh, M. Abe and Y. Tamaura, J. Jpn.
Appl. Magn. 15, 339 (1991).
[14] Y. Goto, Y. Tamaura, M. Abe and M. Gomi, J. Jpn.
Appl. Magn. 11, 263 (1987).
[15] S. Chikazumi, Physics of Ferromagnetism (Tokyo, 1987), p. 212.
[16] E. P. Wohlfarth, Ferromagnetic Materials (North- Hplland, New York, 1980), p. 381.
[17] H. Igarashi and K. Okazaki, J. Amer. Cera. Soc. 60, 51 (1977).
Effect of pH Control of Oxidizing Solution on M x Fe 3 −x O 4 (M = Fe, Mn, Ni) Thin Films Grown by Using a Ferrite Plating Method
Jeong Sik Lee and Tae Wook Ha ∗
Department of Physics, Kyungsung University, Busan 608-736
Soung Soo Yi
Department of Photonics, Nano Applied Technology Research Center, Silla University, Busan 617-736
Ill Won Kim
Department of Physics, University of Ulsan, Ulsan 680-749
Jung Hyun Jeong
Department of Physics, Pukyong National University, Busan 608-737 (Received 30 August 2004)
Magnetic thin films can be prepared without a vacuum process and at low temperatures (< 100
◦
C) by using a ferrite plating method. We performed ferrite plating of M
xFe
3−xo
4(M = Fe, Mn, Ni) films on cover glasses in an oxidizing solution with a pH range of 7.1 ∼ 8.8. The X-ray diffraction patterns of the films showed a single phase with a polycrystalline spinel structure. The composition parameter x in the Mn
xFe
3−xO
4films increased with the pH of the oxidizing solution, but the composition parameter x in the Ni
xFe
3−xO
4films decreased with the pH of the oxidizing solution.
The thickness and the grain size of the film increased with the pH of the oxidizing solution. On the other hand, the coercive force (Hc) decreased with increasing of thickness and grain size.
PACS numbers: 75.70.AK
Keywords: Ferrite, Magnetic thin films, Ferrite plating, Saturation magnetization
∗