Influence of Exposure Cd1-xMgx Fe₂O4 Compound by RF Plasma

يهدف هذا  العمل على تحسين الخواص التركيبية ، حيث تم تحضير مركبات Cd_1-x Mgx Fe₂O₄ المحضرة بطريقة سول-جل للإشتعال التلقائي باستخدام العديد من المعدات الآلية ، مثل FESEM و XRD للتركيزات (x=0.0,0.8, 1),، تم تعريض البلازما بعد التوليف في غرفة الضغط المنخفض باستخدام  تقنية RF Magnetron Sputtering System ومقارنة النتائج. من خلال تحليل حيود الأشعة السينية ، يؤكد التكوين على الهيكل المكعب FCC للعينات المدروسة. لم تؤثر معالجة البلازما على التبلور ولكن الحجم البلوري (D) لحجم الجسيمات يتناقص بعد التعرض للبلازما من (32.33 - 27.083) نانومتر. أكدت الدراسات المورفولوجية تغيرات شكل السطح وتقليل حجم الجسيمات عند التعرض للبلازما.

مقدمة:

تدخل تقنية النانو في عدد كبير من المجالات التكنولوجية المختلفة ، حيث يكون النموذج الموحد للهيكل هو الجسيمات النانوية. تتميز الجسيمات النانوية النموذجية من نوع الامتداد ببعض الخصائص التي تميزها عن غيرها، بما في ذلك المقدار الكبير من المساحة المكشوفة لحجم النانو، ومغناطيس التشبع العالي والسلوك المغناطيسي المفرط النشاط [1]. بلورات فيريتس بتقنية النانو هي مواد عزل جيدة تختلف باختلاف التركيب البلوري  وطريقة التحضير [2]. وتعتمد خصائص الجسيمات النانوية بشكل كبير على تكوينها ، وتشكلها، والحجم المرتبط بظروف تحضير هذه المواد، وهذا يعني أن خصائص تقنية النانو ، والتي يمكن هندستها أثناء عملية التصنيع  [3]. هناك العديد من طرق التحضير، مثل الترسيب المشترك الحراري المائي، الانحلال الحراري، استخدام هلام محلول مائي ومزيل عكسي ،منها يمكن إنتاج جزيئات الفريت النانوية [4]. كان الفريت عبارة عن طبقات لينة تمت إزالتها بسهولة بسبب قوة قهرها المنخفض، وهو أساس تصنيفها كواحدة من فئتين على أساس المقاومة المغناطيسية ومغناطيسية القوة القهرية: صلبة وناعمة [5]. يحتوي الفريت الصلب على قوة قسرية عالية وهذا يؤدي إلى صعوبة إزالة المغناطيسية ويتم استخدامه في إنشاء أجهزة مغناطيسية دائمة مثل تلك المستخدمة في الثلاجات والمحركات الكهربائية ومكبرات الصوت الأخرى [6]. تم الإبلاغ أيضًا عن أن فريت المغنيسيوم يولد حرارة عالية ، مقارنة بالفريتات الأخرى، عندما يكون حجم الحبوب في نطاق نانومتر   [ 7]

MgFe₂O₄ نظرًا لمقاومتها الكهربائية العالية ودرجة حرارة Curie ، فضلاً عن قيمتها العالية لمغنطة التشبع، لها العديد من الاستخدامات المهمة، وهي أيضًا مادة مغناطيسية ناعمة ولها مجموعة إسبنيل مقلوبة واحدة. مادة شبه موصلة لها تطبيقات في التكنولوجيا المغناطيسية وأجهزة الامتزاز وتكنولوجيا الاستشعار. [8] الكادميوم الفريت CdFe₂O₄ له هيكل شبيه بالمرحلة المستقرة، حيث تملأ أيونات الكادميوم والحديد رباعي السطوح (مواقع أ) وثماني السطوح (مواقع ب)، على التوالي (مواقع)، على التوالي، مع تعبئة مكعبة قريبة من أيونات الأكسيد [9]. على الرغم من المعرفة الواسعة بأن الإسبنيل العادي CdFeO يعمل كمغناطيس مضاد عند درجة حرارة Néel البالغة 13 كلفن، فإن التجميد الدوراني مع ارتباط قصير المدى يحدث فقط عند 13 كلفن، لا يوجد دليل على طلب بعيد المدى حتى 0.1 كلفن باستخدام القياسات التي تم الحصول عليها من تجارب نثر النيوترونات [10]. تستخدم بلازما التردد الراديوي (RF) بشكل شائع كعلاج سطحي أو تقنية ترسيب تستخدم البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة في مجموعة متنوعة من الصناعات، بما في ذلك الإلكترونيات والفضاء وعلم الأحياء [11]. تحتوي بلازما التردد الراديوي على أيونات عالية الطاقة وأنواع تفاعلية على نطاق واسع تستخدم في حفر السطح وترسيب أشباه الموصلات ذات الأغشية الرقيقة. بغض النظر عن ذلك ، فإن تشخيصه أمر بالغ الأهمية في تحديد العلاقة بين خصائص البلازما والمنتج النهائي [12].

طرق العمل:

طريقة sol-gel شائعة وقديمة عملية كيميائية لإنتاج مجموعة متنوعة من الهياكل النانوية ، وأبرزها الجسيمات النانوية من أكسيد المعدن. حيث يتم دمج المواد الأولية الجزيئية مع الماء أو الكحول ثم تعريضها لتسخين معتدل أثناء التقليب. المبدأ الأساسي المتعلق بتقنية sol-gel هو تصنيع محلول متجانس تم إنشاؤه من المواد الخام أيضًا ثم تحويله إلى مادة هلامية. يتم طحن المساحيق وتلبيدها في فرن حراري عند 1100 درجة مئوية لمدة 6 ساعات. تم بعد ذلك ضغط المسحوق بواسطة مكبس هيدروليكي بضغط 150 كيلو نيوتن في قوالب لتشكيل قرص بقطر 20 مم. سيتم العمل على مرحلتين: قبل تعريضه للبلازما ، ثم عند وضع العينات في RF Magnetron Sputtering.

الاستنتاجات:

أظهرت قياسات الأشعة السينية أن عينات عدم التعرض والتعرض للبلازما لها هيكل إسبنيل مكعب ، وأن تباين المعلمات الهيكلية مع التعرض غير منتظم، وبالتالي تعزيز قدرة الذرات على الانتشار بعد وضعها على الركيزة وحجم الحبوب للعينة. تم إجراء التحليل المورفولوجي لعينات الفريت المحضرة Cd_1-xMgxFe₂O₄ باستخدام FE-SEM، والذي يعطي تفاصيل عن حجم وهيكل الجسيمات التي تشكل البلورات النانوية. يظهر السطح المعرض للبلازما تغيرًا في مواضع البلورات وتماسكها مع بعضها البعض، والذي قد ينتج عن انخفاض في التأثير المغنطيسي الفائق وعيوب الشبكة في أفلام الفريت النانوية.