Kinerja Magnetisasi Uniaksial dari Array Kawat Nano Fe Bertekstur Elektrodeposisi dengan Teknik Deposisi Potensial Berdenyut
Abstrak
Susunan kawat nano feromagnetik Fe bertekstur diendapkan menggunakan teknik deposisi potensial berdenyut persegi panjang ke dalam saluran nano aluminium oksida anodized. Selama elektrodeposisi susunan kawat nano Fe pada potensial katodik 1,2 V, laju pertumbuhan kawat nano adalah kira-kira. 200 nm s
−1
. Rasio aspek kawat nano Fe dengan diameter 30 ± 5 nm mencapai ca. 2000. Sumbu panjang kawat nano Fe berhubungan dengan arah <200> ketika overpotensial besar selama pulsa tepat waktu diterapkan, sedangkan itu berorientasi ke arah <110> di bawah kondisi potensiostatik dengan potensi berlebih kecil. Dengan menggeser potensial katoda tepat waktu hingga 1,8 V, koefisien tekstur untuk bidang (200), TC200 , mencapai hingga 1,94. Kinerja magnetisasi tegak lurus diamati dalam susunan kawat nano Fe. Dengan peningkatan TC200 , kuadrat dari susunan kawat nano Fe meningkat hingga 0,95 dengan koersivitas dipertahankan pada 1,4 kOe pada suhu kamar. Hasil penelitian ini membuka kemungkinan baru susunan kawat nano Fe yang dapat diterapkan untuk bahan magnet permanen baru tanpa logam tanah jarang.
Latar Belakang
Array nanowire dengan luas permukaan yang tinggi menunjukkan sifat fisik baru dan dipertimbangkan untuk aplikasi di berbagai bidang industri seperti fabrikasi perangkat elektronik dan magnetik. Proses persiapan meliputi metode bebas template [1,2,3] dan metode berbasis template [4,5,6,7]. Metode berbasis template menggunakan struktur nanochannel seperti ion track-etched foil atau membran aluminium oksida [8] adalah teknik yang menjanjikan untuk mencapai skala panjang dan diameter yang tepat. Pada metode ini, bentuk satu dimensi secara langsung disesuaikan dengan dimensi pori membran menggunakan teknik elektrodeposisi. Karena kemungkinan mencapai porositas tinggi dan rasio aspek pori dengan biaya rendah, aluminium oksida anodik (AAO) menunjukkan banyak keunggulan dibandingkan dengan bahan membran lainnya.
Beberapa peneliti telah melaporkan bahwa kawat nano Ni, Co, dan Fe dapat dielektrodeposisi dalam saluran nano membran pada logam [9, 10]. Hu dkk. melaporkan bahwa susunan kawat nano Fe dapat dielektrodeposisi dengan menerapkan teknik elektrodeposisi arus searah menggunakan penangas asam klorida [11]. Dalam laporan mereka, efek diameter dan orientasi kristal kawat nano Fe pada sifat magnetik suhu rendah diperiksa. Mereka mengungkapkan bahwa kekuatan koersif meningkat hingga ca. 2 kOe pada 5 K saat memperkecil diameter kawat nano Fe hingga ca. 30 ± 5 nm. Mereka juga menemukan bahwa kuadrat magnetik kawat nano Fe dengan orientasi (200) lebih besar daripada dengan orientasi (110). Irfan dkk. melaporkan efek pasca-anil pada sifat magnetik kawat nano Fe dengan rasio aspek ca. 80–100, yang secara potensiostatik diendapkan pada 1.1 V vs. SCE [12]. Cornejo dkk. juga melaporkan bahwa kawat nano Fe dapat dibuat menggunakan elektrodeposisi AC pada tegangan sel 15 V. Mereka mengungkapkan bahwa panjang kawat nano Fe kira-kira 3-5 m dan rasio aspeknya kira-kira. 100 [13]. Gaya magnet dari film magnet permanen meningkat dengan meningkatnya kerapatan fluks magnet permukaan. Besarnya kerapatan fluks magnet permukaan tergantung pada ketebalan film magnetik, sedangkan gaya koersif magnetik dari film magnet permanen meningkat dengan penurunan diameter butiran kristal magnetik. Oleh karena itu, untuk aplikasi magnet permanen, rasio aspek tinggi kawat nano Fe diperlukan di lini produksi industri. Namun, dalam karya sebelumnya, rasio aspek kawat nano Fe tidak mencapai 1000. Baru-baru ini, kami telah melaporkan bahwa kawat nano Co dengan rasio aspek lebih dari 2000 dapat dielektrodeposisi dengan teknik elektrodeposisi potensiostatik menggunakan saluran nano AAO dengan rasio aspek besar. [8]. Dalam penelitian kami sebelumnya, untuk mendapatkan kawat nano Co dengan rasio aspek yang besar, suhu larutan elektrolit dipertahankan pada lebih tinggi dari 80 °C dan potensi berlebih katodik dijaga lebih kecil dari 0,2 V untuk meningkatkan pertumbuhan kawat nano Co dan untuk menghindari pembentukan hidroksida. di nanochannels AAO kecil. Namun, dalam kasus elektrodeposisi Fe, larutan suhu tinggi akan mempercepat pembentukan hidroksida di saluran nano AAO dan menghambat pertumbuhan kawat nano Fe. Elektrodeposisi potensiostatik dalam rentang potensial katodik yang kecil pada suhu kamar akan menyebabkan pertumbuhan Fe yang kecil, sedangkan teknik deposisi potensial berdenyut, yang memungkinkan pencapaian potensi berlebih katodik yang besar, akan mendorong pertumbuhan kawat nano Fe yang besar dengan rasio aspek yang besar. Oleh karena itu, dalam penelitian ini, kami membuat susunan kawat nano Fe dengan rasio aspek hingga 2000 dan memeriksa efek dari potensi pengendapan berlebih, yang dapat dikontrol dengan teknik pengendapan potensiostatik dan berdenyut, pada orientasi kristal dan kinerja magnetik dari film nanokomposit. dengan kawat nano Fe.
Eksperimental
Membran AAO dibuat dengan anodisasi batang aluminium murni (99,99%) dengan diameter 10 mm. Pertama, penampang batang aluminium dipoles secara mekanis dan kemudian secara elektrokimia dalam larutan etanol yang mengandung asam perklorat 20% sambil menerapkan rapat arus anodik sebesar 3,0 A cm
−2
selama 120 dtk. Selanjutnya, anodisasi dilakukan dalam 0,3 mol L
−1
asam oksalat pada 12 °C selama 22 jam dalam proses satu langkah dengan menerapkan tegangan sel konstan 30 V. Selama anodisasi, larutan elektrolit diaduk dengan pengaduk magnet dengan kecepatan pengadukan 250 rpm. Membran diperoleh dengan merendam batang dalam campuran etanol/asam perklorat dan menerapkan tegangan 40 V selama 3 detik [14]. Akhirnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1a, template saluran nano AAO disiapkan dengan pemisahan dari batang aluminium. Sebelum elektrodeposisi, lapisan emas tipis (ketebalan kira-kira 200 nm) diendapkan pada satu sisi membran dalam perangkat penyemprot ion, JFC-1600 (JEOL, Tokyo, Jepang), dengan menerapkan arus 10 mA selama 900 dtk. Elektroda kemudian disiapkan dengan menempelkan sisi emas foil AAO ke pelat tembaga dengan pasta perak. Pengendapan besi dilakukan dalam 0,05 mol L
−1
larutan besi sulfat heptahidrat (pH 2) pada suhu 30°C. Kawat emas tipis berfungsi sebagai elektroda lawan dan Ag/AgCl sebagai elektroda referensi. Ketika deposisi potensiostatik akan digunakan, potensial katoda 1.2 V mengacu pada Ag/AgCl diterapkan. Sebaliknya, deposisi potensial berdenyut persegi panjang dilakukan pada 1,5 V (atau 1,8 V) selama denyut tepat waktu (tpada = 0,1 s) dan pada 1,0 V selama pulsa tidak aktif (tnonaktif = 1.0 s).
Proses fabrikasi susunan kawat nano logam berdiri bebas. a Template nanochannel aluminium oksida anodized, b film metalik dengan endapan sputter, c kawat nano logam yang dielektrodeposisi, dan d susunan kawat nano logam berdiri bebas
Setelah elektrodeposisi, membran AAO dilarutkan dengan merendam sampel dalam 5 mol L
−1
larutan NaOH untuk mendapatkan kawat nano Fe. Dalam larutan alkali, pergantian morfologi atau orientasi kristal kawat nano Fe tidak diamati. Struktur dan orientasi kristalografi susunan kawat nano Fe dicirikan oleh mikroskop elektron pemindaian emisi medan (JEOL-JSM-7500FA, tegangan percepatan 5 kV) dan mikroskop elektron transmisi (JEOL-JEM-ARM200F, tegangan percepatan 200 kV) serta oleh X- difraksi sinar (XRD:Rigaku-SmartLab, Cu Kα sumber). Sifat magnetik dari susunan kawat nano Fe diselidiki menggunakan magnetometer sampel bergetar (VSM) pada suhu kamar. Loop histeresis diperoleh dalam medan magnet yang diterapkan sepanjang arah tegak lurus dan dalam bidang dengan medan magnet eksternal hingga 10 kOe. Arah tegak lurus sesuai dengan sumbu panjang kawat nano Fe, yang tegak lurus terhadap bidang film membran, sedangkan arah dalam bidang sesuai dengan sumbu pendek kawat nano Fe, yang sejajar dengan film membran.
Hasil dan Diskusi
Elektrodeposisi Array Nanowire Fe
Gambar 2a menunjukkan kurva polarisasi katodik yang dipindai secara linier dari 0.2 V hingga 1.0 V pada kecepatan 30 mV s
−1
dan pada suhu larutan 30 °C. Kerapatan arus dihitung menggunakan luas seluruh membran (kira-kira 0,28 cm
2
), yang kontak dengan larutan elektrolit. Densitas arus kecil konstan sekitar 4,5 × 10
−4
A cm
−2
diukur dari 0,2 hingga 0,5 V, sedangkan peningkatan tajam diamati pada 0,55 V. Potensi kesetimbangan Fe/Fe
2+
dalam kondisi eksperimental dapat diperkirakan menjadi ca. 0,68 V vs. Ag/AgCl menurut persamaan Nernst (E
sama
= E
0
+ RT /nF × lnM
n+
/Mn
0
, di mana E
0
= − 0.64 V vs. Ag/AgCl, R = 8.3 J K
−1
mol
−1
, T = 303 K, n = 2, F = 96,485 C mol
−1
, dan S
n+
/Mn
0
=0,05). Oleh karena itu, kenaikan kemiringan yang diamati pada Gambar. 2a terutama dikaitkan dengan evolusi hidrogen, yang biasanya terjadi sebagai reaksi kompetitif dengan deposisi logam dalam larutan berair [15, 16]. Pori mungkin tidak terisi penuh dengan gas hidrogen yang memungkinkan penetrasi ion Fe ke dalam pori. Oleh karena itu, gas hidrogen yang terperangkap sementara akan didorong ke luar pori-pori dengan menumbuhkan deposit logam. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2a, di wilayah sekitar 0,70 V, kemiringan kurva i-V sedikit meningkat, yang menyiratkan dimulainya deposisi Fe. Gambar 2b menunjukkan plot Tafel, yang diperoleh dengan memplot secara logaritmik arus Gambar 2a dalam potensial mulai dari 0,5 hingga 2,0 V. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2b, kemiringan kurva menurun dengan meningkatnya potensi berlebih katodik. Dalam rentang potensial yang lebih rendah dari 1,4 V, kemiringan mencapai konstan. Fenomena ini disebabkan oleh mekanisme migrasi elektroforesis kation logam dalam pori. Telah diketahui dengan baik bahwa potensi deposisi optimum untuk menumbuhkan kawat nano dapat ditentukan oleh kurva polarisasi katodik yang diperoleh dalam rezim potensial katoda yang lebar [17]. Biasanya, potensi deposisi optimum harus dipilih ke daerah potensial yang lebih mulia daripada yang dikendalikan oleh migrasi elektroforesis. Mempertimbangkan hasil yang diperoleh dari Gambar. 2, potensi katoda optimum untuk menumbuhkan kawat nano Fe di dalam pori-pori membran AAO ditentukan menjadi 1.2 V untuk deposisi potensiostatik. Sebaliknya, dalam deposisi potensial berdenyut persegi panjang, potensial katoda selama pulsa tepat waktu disesuaikan ke 1,5 atau 1,8 V untuk mencapai potensi berlebih yang besar untuk waktu yang singkat, sedangkan potensial katoda selama pulsa tidak aktif ditetapkan ke 1.2 V untuk menghindari larutnya Fe yang terdeposit.
a Kurva polarisasi katodik dari 0,05 mol L
−1
FeSO4 elektrolit pada 30 °C dan b Tafel plot kurva polarisasi. Kecepatan pemindaian ditetapkan menjadi 30 mV/dtk
Gambar 3 menggambarkan contoh deposisi potensiostatik kawat nano Fe pada 1.2 V. Pada tahap awal, penurunan rapat arus disebabkan oleh penurunan konsentrasi kation seperti Fe
2+
dan H
+
di pori-pori. Selanjutnya rapat arus menunjukkan nilai yang hampir stabil karena suplai kation yang stabil dari sebagian besar larutan ke pori-pori [18]. Secara umum, ujung pertumbuhan kawat nano dicerminkan oleh peningkatan yang cepat dalam rapat arus karena pertumbuhan tutup di atas membran. Hal ini secara bersamaan disertai dengan peningkatan terus menerus pada area elektroda [19]. Dalam percobaan kami, kami menggunakan ketebalan membran ca. 60 ± 5 μm yang sama dengan panjang kawat nano Fe. Dengan waktu pengisian (selisih waktu antara awal dan peningkatan mendadak dalam kerapatan arus menurut Gbr. 3) 300 detik, laju pertumbuhan diperkirakan sekitar ca. 200 nm s
−1
.
Ketergantungan waktu kerapatan arus selama pertumbuhan kawat nano Fe pada 1.2 V. Awal dari proses pengendapan juga ditunjukkan pada inset
Gambar 4 menunjukkan contoh representatif dari pola potensial yang diterapkan (sisi kiri) dan respons kerapatan arus yang diamati (sisi kanan) selama periode 4 detik. Dalam kasus deposisi potensiostatik (Gbr. 4a), penurunan awal kerapatan arus diamati, dan arus mencapai nilai konstan kurang dari 2,5 × 10
−2
A cm
−2
dalam rezim pertumbuhan terkontrol migrasi elektroforesis linier selama pengisian saluran pori yang homogen. Sebaliknya, dalam kasus deposisi potensial berdenyut persegi panjang, sedikit perbedaan diamati pada respons kerapatan arus untuk pulsa tepat waktu ketika potensial ditetapkan ke 1,5 V (Gbr. 4b) atau 1,8 V (Gbr. 4c ) selama 0,1 dtk. Menurut Gambar. 4b, c, respons kerapatan arus selama pulsa tepat waktu mengungkapkan nilai yang hampir sama. Namun, selama pulsa off-time, pola yang jelas berbeda diamati. Gambar 4b menunjukkan bahwa arus anodik teramati selama pulsa off-time dan arus katodik mencapai nilai konstan sekitar 6.2 × 10
−3
A cm
−2
. Sebaliknya, menurut Gambar. 4c, rapat arus konstan sebesar 1,8 × 10
−2
A cm
−2
diamati selama pulsa off-time. Untuk kedua sampel, pertumbuhan kawat nano terutama dipromosikan selama pulsa tepat waktu, yang menyebabkan perilaku kristalisasi yang berbeda dibandingkan dengan deposisi potensiostatik. Secara khusus, waktu pulsa dan amplitudo adalah fitur penting untuk perilaku kristalisasi. Oleh karena itu, parameter pulsa ini akan sangat mempengaruhi sifat fisik kawat nano Fe yang dielektrodeposisi. Secara umum, proses kristalisasi terjadi dalam persaingan dua rute di mana perakitan kristal lama atau pembentukan kristal baru terjadi. Proses-proses ini terutama dipengaruhi oleh laju difusi permukaan, yaitu pergerakan ad-atom ke langkah-langkah pertumbuhan [20]. Dalam penelitian ini, susunan kawat nano Fe disiapkan pada kerapatan arus tinggi selama pulsa tepat waktu menggunakan teknik deposisi potensial berdenyut. Sebaliknya, pada 1.0 V selama pulsa off-time, Fe
2+
konsentrasi ion di permukaan akan diperoleh kembali dengan penurunan laju reduksi Fe
2+
ion. Saat potensial bergeser ke 1.5/− 1.8 V pada tpada , memulihkan Fe
2+
konsentrasi memberikan arus katodik (deposisi) yang cukup besar seperti yang terlihat pada Gambar. 4 [17].
Ketergantungan waktu dari potensial yang diterapkan (sisi kiri) dengan rapat arus yang diamati (sisi kanan) selama deposisi kawat nano Fe. a Deposisi potensiostatik pada 1.2 V, b deposisi potensial berdenyut dengan potensi tepat waktu 1,5 V, dan c deposisi potensial berdenyut dengan potensi tepat waktu 1,8 V
Struktur dan Orientasi Kristalografi Array Nanowire Fe
Gambar 5 menunjukkan gambar penampang SEM dari susunan kawat nano Fe yang dipisahkan dari membran AAO. Struktur satu dimensi itu padat, dan masing-masing kawat nano terletak dalam arah paralel. Gambar 6 menunjukkan gambar medan terang TEM dari kawat nano Fe yang dipisahkan dari membran AAO. Sampel ini disiapkan dengan deposisi potensiostatik pada 1.2 V (Gbr. 6a), deposisi potensial berdenyut dengan potensi tepat waktu 1,5 V (Gbr. 6b), dan deposisi potensial berdenyut dengan potensi tepat waktu 1,8 V (Gbr. 6c). Diameter kawat nano Fe juga diperkirakan sekitar ca. 30 ± 5 nm oleh gambar TEM pada Gambar. 6. Di bawah kondisi anodisasi yang dijelaskan sebelumnya (30 V, 12 °C, dan 22 jam), membran juga menunjukkan diameter pori rata-rata ca. 30 ± 5 nm [8]. Mengingat ketebalan membran ca. 60 ± 5 μm, rasio aspek ultra-tinggi 2000 dicapai dalam eksperimen kami. Gambar TEM sampel, yang disiapkan oleh deposisi potensial berdenyut (Gbr. 6b, c), mengungkapkan bahwa beberapa cacat kristal ada dalam struktur. Cacat kristal ini dapat disebabkan oleh tegangan tarik internal, yang berasal dari potensi berlebih yang besar untuk pengendapan Fe selama pulsa tepat waktu.
Gambar penampang SEM dari susunan kawat nano Fe yang dipisahkan dari membran AAO
Gambar medan terang TEM dari kawat nano Fe yang dipisahkan dari membran AAO. a Deposisi potensiostatik pada 1.2 V, b deposisi potensial berdenyut dengan potensi tepat waktu 1,5 V, dan c deposisi potensial berdenyut dengan potensi tepat waktu 1,8 V
Gambar 7a menunjukkan pola difraksi sinar-X dari susunan kawat nano bcc Fe. Hasil mengkonfirmasi bahwa orientasi kristalografi sangat sensitif terhadap variasi parameter deposisi. Di antara bidang kristal bcc, (110) sebagian besar padat oleh atom dan energi permukaannya minimum. Oleh karena itu, pada elektrodeposisi dengan potensi berlebih yang kecil, (110) orientasi akan terjadi secara istimewa [21]. Deposisi potensiostatik menyebabkan munculnya puncak (110) yang jelas meningkat. Sebagai perbandingan, teknik deposisi berdenyut, yang dapat mewujudkan potensial katoda kurang dari 1,8 V, menghasilkan orientasi (200) yang lebih disukai. Puncak (200) meningkat dengan meningkatnya potensi pengendapan selama pulsa tepat waktu. Puncak (110) hampir menghilang untuk susunan kawat nano Fe yang disiapkan dengan potensi pulsa tepat waktu − 1,8 V. Gambar 7a juga mengungkapkan pergeseran puncak (110) dan bahu puncak (200) untuk kawat nano Fe yang diendapkan oleh deposisi berdenyut sehubungan dengan yang ditumbuhkan oleh deposisi potensiostatik. Pergeseran puncak dan bahu mungkin disebabkan oleh tegangan tarik internal yang mengakibatkan munculnya cacat kristal pada struktur seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6b, c. Oleh karena itu, pergeseran puncak dan bahu berasal dari potensi berlebih yang besar untuk deposisi Fe selama pulsa tepat waktu.
Orientasi kristal dan morfologi susunan kawat nano Fe. a pola difraksi sinar-X. b Potensi ketergantungan tepat waktu menghitung koefisien tekstur dari pola difraksi sinar-x
Koefisien tekstur (TC) dihitung menggunakan rumus Harris [22].
Persamaan (1) menjelaskan analisis intensitas puncak relatif yang bergantung pada I(hikili) , yaitu, intensitas yang diamati dari hikili bidang kisi sampel, dan I0(hikili) menunjukkan intensitas bubuk Fe standar. T adalah jumlah bidang difraksi yang dipertimbangkan untuk penentuan TC. Gambar 7b menunjukkan hubungan antara TC yang dihitung untuk bidang (200) dan (110) dan potensi elektrodeposisi kawat nano Fe. Deposisi potensiostatik menghasilkan orientasi (110) yang disukai dengan TC110 dari 1,52. Dalam hal ini, sumbu panjang kawat nano adalah <110>. Sebaliknya, deposisi berdenyut dengan potensi pulsa tepat waktu 1,5 V menghasilkan TC hampir 1 untuk bidang (110) dan (200) yang menunjukkan kristal berorientasi acak dalam deposit. Lebih lanjut, kawat nano Fe yang disiapkan dengan potensi pulsa tepat waktu 1,8 V dengan jelas menunjukkan orientasi (200) dengan TC200 dari 1.9.
Magnetisasi Tegak Lurus dari Array Kawat Nano Fe
Gambar 8 menunjukkan kurva magnetisasi susunan kawat nano Fe. Setiap koreksi kontribusi paramagnetik atau diamagnetik tidak dilakukan untuk loop histeresis yang ditunjukkan. Menurut Gambar. 8a, semua struktur menunjukkan anisotropi magnetik yang jelas, yang dipantulkan oleh bentuk gelombang potensial yang berbeda untuk arah pengukuran yang berbeda (arah tegak lurus:garis padat dan arah dalam bidang:garis putus-putus). Sampel yang disiapkan dengan deposisi potensiostatik serta deposisi berdenyut dengan potensi pulsa tepat waktu 1,5 V memiliki koersivitas tegak lurus yang hampir sama yaitu 1,3 kOe. Koersivitas yang sedikit meningkat sebesar 1,4 kOe diukur untuk susunan kawat nano Fe yang dibuat dengan potensi pulsa tepat waktu sebesar 1,8 V. Namun, khususnya, kuadrat (didefinisikan sebagai rasio sisa dengan magnetisasi jenuh) secara bertahap meningkat dengan meningkatnya TC 200 . Kurva histeresis jelas berubah dari bentuk gelombang oblate menjadi persegi. Demikian pula, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 8b, peningkatan kuadrat dari 0,65 menjadi 0,95 tercapai.
Sifat magnetik dari susunan kawat nano Fe. a Loop histeresis magnetik dengan medan magnet dalam arah tegak lurus (garis padat) dan dalam bidang (garis putus-putus). b Hubungan antara kuadrat dan TC200 dan TC110
Telah diketahui dengan baik bahwa orientasi kristal dapat dimodifikasi oleh kondisi deposisi seperti pilihan deposisi potensiostatik dan potensial berdenyut [23]. Secara khusus, deposisi berdenyut adalah teknik yang kuat untuk meningkatkan pertumbuhan seragam menghindari pembentukan kristalit besar dan berorientasi acak [23]. Selanjutnya, nilai pH elektrolit yang rendah harus dipertimbangkan. Seperti dibahas di atas, pembuatan kawat nano Fe didahului oleh reduksi ion hidronium secara simultan, yang menghasilkan perubahan pH lokal di dalam pori-pori membran AAO [24]. Selain itu, hidrogen dapat dengan mudah diserap dalam deposit, secara signifikan mempengaruhi kristalinitasnya [25]. Dalam hal ini, laju deposisi logam Fe mungkin jauh berkurang. Telah diketahui dengan baik bahwa sumbu keras untuk magnetisasi bcc Fe berada dalam arah <110>, yang menghasilkan pengurangan kuadrat dalam magnetisasi. Perilaku magnetisasi uniaksial dari susunan kawat nano Fe dikonfirmasi dalam penelitian ini. Yang dkk. melaporkan bahwa kawat nano Fe, yang dibuat menggunakan elektrodeposisi potensiostatik pada tegangan sel konstan 1,5 V, memiliki orientasi acak tanpa tekstur [11]. Irfan dkk. juga melaporkan bahwa kawat nano Fe, yang secara potensiostatik diendapkan pada 1.1 V vs. SCE, menunjukkan orientasi non-tekstur dan gaya koersif ca. 0,5 kOe [12]. Cornejo dkk. juga melaporkan bahwa kawat nano Fe, yang dibuat menggunakan elektrodeposisi AC pada tegangan sel 15 V, memiliki orientasi acak tanpa tekstur dan kuadrat ca. 0,5 [13]. Dalam studi saat ini, kawat nano Fe dengan rasio aspek 2000, yang dielektrodeposisi menggunakan teknik deposisi potensial berdenyut persegi panjang untuk mengontrol orientasi kristal, memiliki tekstur yang kuat dengan orientasi (200). Kawat nano Fe bertekstur menunjukkan kekuatan koersif ca. 1,4 kOe dan kuadrat ca. 0,95. Oleh karena itu, kami menunjukkan bahwa teknik deposisi potensial berdenyut persegi panjang dapat mengontrol orientasi kristal dan rasio aspek kawat nano Fe, yang menghasilkan sifat magnetik yang sangat baik.
Kesimpulan
Tingkat potensi berlebih selama potensiostatik dan deposisi potensial berdenyut secara signifikan mempengaruhi orientasi kristal dan kinerja magnetisasi dari array kawat nano Fe rasio aspek tinggi. Menurut penentuan koefisien tekstur, deposisi potensiostatik pada potensial katoda 1,2 V mengarah ke orientasi yang lebih disukai (110), sedangkan teknik berdenyut menghasilkan kristal yang berorientasi secara acak atau orientasi (200) dengan menerapkan potensi-on 1,5 dan 1,8 V, masing-masing. Loop histeresis magnetik dalam arah tegak lurus dan dalam bidang ke permukaan membran menunjukkan anisotropi magnetik yang kuat karena rasio aspek yang tinggi (sekitar 2000) dari semua susunan kawat nano Fe yang dipertimbangkan. Oleh karena itu, orientasi kristal dan bentuk anisotropi adalah faktor terpenting yang mengontrol sifat magnetik. Koersivitas yang diperoleh dalam medan magnet untuk arah sumbu panjang susunan kawat nano Fe dengan orientasi (110) yang disukai adalah 1,3 kOe. Nilai ini sedikit meningkat menjadi 1,4 kOe untuk kawat nano dengan orientasi kuat (200). Sebaliknya, kuadrat yang diperoleh dari susunan kawat nano Fe dengan orientasi yang disukai (200) meningkat secara signifikan hingga 0,95 dari 0,65 dengan peningkatan TC200 . Studi ini mengilustrasikan kelayakan peningkatan sifat magnetik susunan kawat nano Fe dengan mengontrol tingkat potensi berlebih selama elektrodeposisi.
