KAJIAN SIFAT DIELEKTRIK DAN ENERGI GAP PADA NANOPARTIKEL MAGNETIK Co1-XZnXFe2O4

MASNI AGUSTINA L, Dr. Edi Suharyadi, M.Eng

2019 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Sifat dielektrik nanopartikel magnetik Co1-xZnxFe2O4 variasi konsentrasi Zn ( x = 0,2 - 0,8) telah dikaji dengan rentang frekuensi 5 - 120 kHz menggunakan spektroskopi impedansi terkomputerisasi. Hasil pola difraksi XRD mengkonfirmasi nanopartikel memiliki struktur kubik spinel. Ukuran kristalit nanopartikel menurun dari 13,6 ke 11,7 nm dengan meningkatnya konsentrasi Zn. Peningkatan suhu annealing meningkatkan ukuran kristalit dari 13,1- 29,6 nm. Parameter kisi meningkat dari 8,18 - 8,25 amstrong karena kation Zn2+ memiliki radius ionik lebih besar dari kation Co2+. Nilai konstanta dielektrik tertinggi terdapat pada x = 0.6 saat frekuensi 5 kHz dengan nilai dielektrik riil, dielektrik imajiner , dan loss tangent secara berturut-turut sebesar 678.8; 833.3 dan 1,16. Nilai impedansi tertinggi yaitu 134,4 ohm untuk x = 0,3. Konstanta dielektrik serta loss tangent cenderung meningkat dengan bertambahnya konsentrasi Zn dan meningkatnya suhu annealing. Konstanta dielektrik serta loss tangent cenderung menurun dengan peningkatan frekuensi. Hal ini sesuai dengan polarisai interfacial Maxwell-Wagner. Peningkatan konsentrasi Zn menyebabkan energi gap nanopartikel meningkat pada rentang (5,3 - 5,8) eV. Hal ini disebabkan karena adanya pergeseran panjang gelombang ke arah yang lebih kecil dan juga berhubungan dengan ukuran kristal nanopartikel.

Dielectric properties of Zn substituted cobalt ferrite (Co1-xZnxFe2O4) magnetic nanoparticles with various Zn concentration (x = 0.2 - 0.8) have been suscessfully investigated over a wide frequency range 5 - 120 kHz by spectroscopy impedancy. The X-ray Diffraction (XRD) patterns confirmed that nanoparticles have spinel cubic structure. . The Crystalline size of the sample was found to decrease with the increase of zinc content from 13,6 nm to 11,7 nm. Crystallite size was found increase with the increase of annealing temperature from 13,1 - 29,6 nm . The lattice parameters found to increase with the increase of zinc from 8,18 to 8,25 amstrong caused by the radius of ions Zn2+ bigger than radius of ions Co2+ . For Zinc x = 0,6 at frequency 5 kHz have the highest real dielectric constant was 678,8; imaginary dielectric constant was 833,3 and loss tangent was 1,16. The maximum impedance found at zinc x = 0,3 was 134,4 ohm. The dielectric constant increase with the increase of the zinc concentration and annealing temperature.The dielectric constant decrease rapidly with increasing the frequency and then reaches the constant value. Those characteristics can be explained on the basis of Mawell-Wagner model. Increasing of Zn concentration give an effect on gap energy which is increase from 5,3 eV to 5,8 eV. This is due to shifting of wavelength towards blue shift and relate to crystal size of nanoparticles.

Kata Kunci : nanopartikel magnetik, suhu annealing, sifat dielektrik, energi gap