Morphotropic phase boundary in Bi1-xCaxFe1-x/2Nbx/2O3 multiferroics

• Autorzy: Troyanchuk I. O. , Karpinsky D. V. , Tereshko N. V. , Fedotova V. V. , Kopcewicz M. , Kozak C.

Warianty tytułu

PL

Morfotropowa granica fazowa w multiferroikach Bi1-xCaxFe1-x/2Nbx/2O3

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Investigation of crystal structure, magnetic and piezoelectric properties of polycrystalline Bi1-xCaxFe1-x/2Nbx/2O3 system was performed by X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy, Vibrating Sample Magnetometry (VSM), and Piezoresponse Force Microscopy (PFM). It is shown that increasing niobium content induces a polar-to-nonpolar morphotropic boundary near the x=0.19. The piezoresponse is significantly enhanced near the morphotropic boundary. The piezoelectric properties of parent antiferromagnet BiFeO3 with a cycloidal spatially modulated spin structure and polar weak ferromagnet Bi0.82Ca0.18Fe0.91Nb0.09O3 are compared and analyzed.

PL

Struktura krystaliczna oraz właściwości magnetyczne i piezoelektryczne polikryształu Bi1-xCaxFe1-x/2Nbx/2O3 zostały zbadane przy użyciu dyfrakcji rentgenowskie, spektroskopii Mosswbauera, magnetometrii z wibrującą próbką (VSM) oraz mikroskopii odpowiedzi elektrycznej (PFM). Wykazano, że rosnąca zawartość niobu wymusza powstanie granicy morfotropowej pomiędzy obszarem polarnym i nie polarnym w pobliżu x=19. Odpowiedź piezoelektryczna jest znacząco lepsza w pobliżu granicy morfotropowej. Zbadano i porównano właściwości piezoelektryczne macierzystego antyferromagnetyka BiFeO3 z cykloidalnym modulowanym przestrzennie momentem spinowym oraz słabego ferromagnetyka polarnego Bi0.82Ca0.18Fe0.91Nb0.09O3.

Słowa kluczowe

EN

multiferroics; morphotropic phase boundary; piezoelectricity; magnetization

PL

multiferroiki; granica fazowa morfotropowa; piezoelektryczność; magnesowanie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 89, nr 3b
• Strony: 264--266
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Troyanchuk I. O.

• Scientific-Practical Materials Research Center of NAS of Belarus, 19, P.Brovka, 220072, Minsk, Belarus

autor

Karpinsky D. V.

• Scientific-Practical Materials Research Center of NAS of Belarus, 19, P.Brovka, 220072, Minsk, Belarus

autor

Tereshko N. V.

• Scientific-Practical Materials Research Center of NAS of Belarus, 19, P.Brovka, 220072, Minsk, Belarus

autor

Fedotova V. V.

• Scientific-Practical Materials Research Center of NAS of Belarus, 19, P.Brovka, 220072, Minsk, Belarus

autor

Kopcewicz M.

• Institute of Electronic Materials Technology, Wólczyńska Street 133, 01-919, Warszawa, Poland

autor

Kozak C.

• Lublin University of Technology, 38a Nadbystrzycka Street, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Fiebig M., Revival of the magnetoelectric effect, J. Phys. D: Appl. Phys., 38 (2005), No.8, R123-R152
• [2] Arnold D.C., Knight K.S., Morrison F.D., Light foot P., The ferroelectric–paraelectric transition in BiFeO3: crystal structure of the orthorhombic [beta]-phase, Phys. Rev. Lett. 102 (2009), No.2, 027602-027605
• [3] Sosnowska I., Loewenhaupt M., David W.I.F., Ibberson R.M. , Investigation of the unusual magnetic spiral arrangement in BiFeO3, Physica B 180-181 (1992), Part 1, 117-118.
• [4] Kadomtseva A.M., Zvezdin A.K., Popov Yu. F., Pyatakov A.P., Vorob’ev G.P. , Space-time parity violation and magnetoelectric interactions in antiferromagnets, JETP Lett., 79 (2004), No. 11, 571-581
• [5] Vorob'ev G.P., Zvezdin A.K., Kadomtseva A.M., Popov Yu.F., Murashov V.A., Rakov D.N., Possible coexistence of weak ferromagnetism and spatially modulated spin structure in ferroelectrics, Phys. Solid State, 37 (1995), No. 11, 1793-179
• [6] Ricinschi D., Yun K.-Y., Okuyama M., A mechanism for the 150 μCxcm−2 polarization of BiFeO3 films based on firstprinciples calculations and new structural data, J. Phys.: Condens. Matter, 18 (2006), No. 6 , L97-L105
• [7] Yuan G.L., Or S.W., Liu J .M., Liu Z.G., Structural transformation and ferroelectromagnetic behavior in singlephase Bi1−xNdxFeO3 multiferroic ceramics, Appl. Phys. Lett., 89 (2006), No. 5, 052905-052908
• [8] Troyanchuk I.O., Bushinsky M.V., Chobot A.N., Mantytskaya O.S., Pushkarev N.V., Szymczak R., Crystal-structure and magnetic phase transformations in solid solutions of BiFeO3-AFe0.5Nb0.5O3 (A = Ca, Sr, Ba, Pb), JETP, 107 (2008), No. 2, 245-250
• [9] Ederer C., Fennie C.J., Electric-field switchable magnetization via the Dzyaloshinskii–Moriya interaction: FeTiO3 versus BiFeO3, J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008), No. 43, 434219-434226