Badanie struktury, składu fazowego i chemicznego ceramiki Bi1-xNdxFeO3

• Autorzy: Dzik J. , Czekaj D.

Warianty tytułu

EN

Study of the structure, phase and chemical compositions of Bi1−xNdxFeO3 ceramics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W prezentowanej pracy przedstawione zostały wybrane zagadnienia dotyczące technologii wytwarzania i charakterystyki właściwości ceramiki Bi1−xNdxFeO3 (x = 0,6-1). Materiał ceramiczny otrzymano metodą reakcji w fazie stałej ze stechiometrycznej mieszaniny tlenku bizmutu Bi2O3, tlenku żelaza Fe2O3 i tlenku neodymu Nd2O3, stosując metodę spiekania bezciśnieniowego w atmosferze powietrza. Metoda syntezy w fazie stałej pozwoliła na wytworzenie jednorodnych pod względem składu chemicznego materiałów, które odznaczają się zachowaniem zadanej stechiometrii. Dla stechiometrycznej mieszaniny tlenków wyjściowych przeprowadzono analizę termiczną. Na podstawie analiz termograwimetrycznej ustalono temperaturę syntezy i spiekania. Mikrostrukturę wytworzonej ceramiki obserwowano przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego. Domieszka Nd ma duży wpływ na rozmiar ziarna. Ze wzrostem ilości domieszki neodymu wielkość ziaren stopniowo zmniejsza się. Analizę składu chemicznego przeprowadzono metodą EDS, a strukturę krystaliczną badano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Analiza RTG otrzymanej ceramiki pozwoliła stwierdzić, że strukturę wytworzonego materiału ceramicznego należy opisywać symetrią rombową (typową dla NdFeO3).

EN

In the present research Bi1−xNdxFeO3 (x = 0.6-1) ceramics were synthesized by the standard solid-state reaction method from a mixture of oxides, followed by free sintering at a temperature T = 1000 ºC. Ceramic powder was obtained from simple oxides Bi2O3, Fe2O3 and Nd2O3 using classical technology. A thermogravimetric analysis of the stoichiometric mixture of starting oxides was carried out, allowing the determination of synthesis and sintering temperatures. The influence of Nd-doping on the chemical composition and microstructure of Bi1−xNdxFeO3 ceramics was studied by scanning electron microscopy and energy dispersion spectroscopy. It has been found that an increase in Nd content (x) caused a decrease in the average size of ceramic grains. The crystal structure was determined by X-ray diffraction.

Słowa kluczowe

PL

BiFeO3; domieszkowanie; ceramika

EN

BiFeO3; ceramics

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 2
• Strony: 171--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Dzik J.

• Uniwersytet Śląski, Instytut Technologii i Mechatroniki, 41-200 Sosnowiec, ul. Śnieżna 2

autor

Czekaj D.

• Uniwersytet Śląski, Instytut Technologii i Mechatroniki, 41-200 Sosnowiec, ul. Śnieżna 2

Bibliografia

• 1. Fiebig, M.: Revival of the magnetoelectric effect, J. Phys. D: Applied Physics, 38, (2005), R123.
• 2. Khomskii, D. I.: Multiferroics: different ways to combine magnetism and ferroelectricity, J. Magn. Magn. Mater., 306, 1, (2006), 1–8.
• 3. Kadomtseva, A. M., Popov, Yu. F., Pyatakov, A. P., Vorob’ev, G. P., Zvezdin, А. K., Viehland, D.: Phase transitions in multiferroic BiFeO3 crystals, thin-layers, and ceramics: Enduring potential for a single phase, room-temperature magnetoelectric ‘holy grail’, Phase Transitions: A Multinational Journal, 12, (2006), 79.
• 4. Neaton, J. B., Ederer, C., Waghmare, U. V., Spaldin, N. A., Rabe, K. M.: First-principles study of spontaneous polarization in multiferroic BiFeO3, Phys. Rev., B71, (2005), 014113.
• 5. Kubel F., Schmid, H.: Structure of a ferroelectric and ferroelastic monodomain crystal of the perovskite BiFeO3, Acta Crystallogr., B 46, (1990), 698.
• 6. Wang, J., Neaton, J. B., Zheng, H., Nagarajan, V., Ogale, S. B., Liu, B., Viehland, D., Vaithyanathan, V., Schlom, D. G., Waghmare, U. V., Spaldin, N. A., Rabe, K. M., Wuttig, M., Ramesh, R.: Epitaxial BiFeO3 Multiferroic Thin Film Heterostructures, Science, 299, (2003), 1719.
• 7. Smolenskii, G. A., Isupov, V. A., Agranovskaya, A. I., Krainik, N. N.: New ferroelectrics of complex composition IV, Sov. Phys. Solid State, 2, (1961), 2651.
• 8. Sosnowska, I., Zvezdin, A. K.: Origin of the long period magnetic ordering in BiFeO3, J. Magn. Magn. Mater., 140-144, (1995), 167-168.
• 9. Martin, L. W., Chu, Y. H., Ramesh, R.: Advances in the growth and characterization of magnetic, ferroelectric, and multiferroic oxide thin films, Mater. Sci. Eng., R 68, (2010), 89–133.
• 10. Bochenek, D.: Dudek, J.: Optymalizacja warunków syntezy i zagęszczania biferroikowej ceramiki (1-x)Pb(Fe0,5Nb0,5)O3-(x)BiFeO3, Ceramika, 103, (2008), 297-304.
• 11. Yuan, G. L., Or S. W., Chan, H. L. W.: Raman scattering spectra and ferroelectric properties of Bi1−xNdxFeO3 (x=0-0.2) multiferroic ceramics, J. Appl. Phys., 101, 064101, (2007).
• 12. Kraus, W., Nolze G.: Powder cell - a program for the representation and manipulation of crystal structures and calculation of the resulting X-ray powder patterns, J. Appl. Cryst., 29, (1996), 301-303.
• 13. Belsky, A., Hellenbrandt, M., Karen, V. L., Luksch, P.: New developments in the Inorganic Crystal Structure Database (ICSD): accessibility in support of materials research and design, Acta Cryst., B58, (2002). 364–369.