Struktura krystaliczna oraz właściwości magnetoelektryczne roztworów stałych 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 oraz 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe2/3W1/3)O3

Stoch, P.; Stoch, A.; Zachariasz, P.; Maurin, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Struktura krystaliczna oraz właściwości magnetoelektryczne roztworów stałych 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 oraz 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe2/3W1/3)O3

Autorzy

Stoch P. , Stoch A. , Zachariasz P. , Maurin J.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://mccm.ptcer.pl/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Crystal structure and magnetoelectric properties of 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 and 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe2/3W1/3)O3 solid solutions

Języki publikacji

Abstrakty

Materiały multiferroiczne stanowią tworzywa nowej generacji łączące w sobie przynajmniej dwa stany uporządkowania, np. ferroelektryczny oraz ferromagnetyczny. Ze względu na swoje właściwości fizyczne stały się w ostatnim okresie przedmiotem licznych badań, zarówno teoretycznych jak i aplikacyjnych. W pracy podjęto próbę syntezy dwóch typów multiferroicznych roztworów stałych 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 oraz 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe2/3W1/3)O3. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że otrzymane materiały posiadają strukturę romboedryczną typu R3c. Stosując technikę spektroskopii mössbauerowskiej pokazano przypadkowe rozmieszczenie kationów Bi3+ oraz Pb3+ w podsieci struktury krystalicznej. Wyliczono teoretycznie oraz zaobserwowano eksperymentalnie redukcję momentu magnetycznego na atomach Fe wraz ze wzrostem zawartości Pb w drugiej strefie koordynacyjnej. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów efektu magnetoelektrycznego stwierdzono, że roztwory stałe z Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 cechują się prawie 4-krotnie większymi wartościami napięciowego współczynnika magnetoelektrycznego w porównaniu z roztworami zawierającymi Pb(Fe2/3W1/3)O3.

Multiferroics are new materials that exhibit at least two types of ordering in one phase for example ferroelectric and ferromagnetic. In the last couple of years, multiferroics become a subject of many theoretical and practical studies because of their unusual properties. In the present work, two kinds of solid solutions 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 and 0,7Bi0,95Dy0,05FeO3-0,3Pb(Fe2/3W1/3)O3 were synthesized. According to x-ray studies both materials crystallized in the rhombohedral R3c structure. Mossbauer spectroscopy measurements confirmed a random distribution of Bi(3+) and Pb (3+) cations at their sublattice. A gradual reduction of iron magnetic moments with increasing Pb content in the second coordination sphere was observed. Magnetoelectric voltage coefficient was also examined and the ME parameter was almost 4 times higher for solid solutions with Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 than Pb(Fe1/2Nb1/2)O3.

Słowa kluczowe

multiferroiki struktura krystaliczna właściwości magnetoelektryczne efekt Mossbauera

multiferroics crystal structure magnetoelectric properties Mössbauer effect

Wydawca

Polskie Towarzystwo Ceramiczne

Czasopismo

Materiały Ceramiczne

Rocznik

2012

Tom

T. 64, nr 4

Strony

541--548

Opis fizyczny

Bibliogr. 28 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Stoch P.

autor

Stoch A.

autor

Zachariasz P.

autor

Maurin J.

AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, pstoch@agh.edu.pl

Bibliografia

1. Scott J.F.: „Multiferroic memories”, Nature Materials, 6, (2007), 256–257.
2. Gajek M., Bibes M., Fusil S., Bouzehouane K., Fontcuberta J., Barthelemy A.: „Fert A., Tunnel junctions with multiferroic barriers, Nature Materials, 6, (2007), 296–302.
3. Scott J.F.: „New developments on FRAMs: [3D] structures and all-perovskite FETs”, Mater. Sci. Eng. B, 120, (2005), 6–12.
4. Qu W., Tan X., McCallum R.W., Cann D.P., Ustundag E.: „Room temperature magnetoelectric multiferroism through cation ordering in complex perovskite solid solutions”, J. Phys.: Condens. Matter, 18, (2006), 8935–8942.
5. Choudhary R.N.P., Pradhan D.K., Bronilla G.E., Katiyar R.S.: „Effect of La–substitution on structural and dielectric properties of Bi(Sc1/2Fe1/2)O3”, J. Alloys Compd. 437 (2007) 220 – 224.
6. Zhang S.T., Zhang Y., Lu M.H., Du C.L., Chen Y.F., Liu Z.G., Zhu Y.Y., Ming N.B.: „Substitution-induced phase transition and enhanced multiferroic properties of Bi1-xLaxFeO3 ceramics”, Appl. Phys. Lett., 88, (2006), 162901.
7. Yuan G.L., Or S.W., Liu J.M., Liu Z.G.: „Structural transformation and ferroelectromagnetic behavior in singlephase Bi1-xNdxFeO3”, Appl. Phys. Lett., 89, (2006), 052905.
8. 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, (2007), 064101.
9. Ivanov S.A., Nordblad P., Tellgren R., Ericsson T., Rundlof H.: „Structural, magnetic nad Mössbauer spectroscopic investigations of the magnetoelectric relaxor Pb(Fe0.6W0.2Nb0.2)O3”, Solid State Sciences, 9, (2007), 440-450.
10. Ivanov S.A., Eriksson S.G., Tellgren R., Rundlöf H.: „Neutron powder diffraction study of the magnetoelectric relaxor Pb(Fe2/3W1/3)O3”, Mater. Res. Bull., 39, (2004), 2317-2328.
11. Bhat V.V., Ramanujachary K.V., Lofland S.E., Umarji A.M.: „Tuning the multiferroic properties of Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 by cationic substitution”, J. Magnetism Magnetic Mater., 280, (2004), 221-226.
12. Majumder S.B., Bhattacharya S., Katiyar R.S., Manivannan A., Dutta P., Seehra M.S.: „Dielectric and magnetic properties of sol-gel-derived lead iron niobate ceramics”, J. Appl. Phys., 99, (2006), 024108.
13. Falqui A., Lampis N., Geddo-Lehmann A., Pinna G.: „Low-temperature magnetic behavior of perovskite compounds PbFe1/2Ta1/2O3 and PbFe1/2Nb1/2O3”, J. Phys. Chem. B, 109, (2005), (48), 22967-22970.
14. Bai Y., Zhou J., Gui Z., Li L., Qiao L.: „A ferromagnetic ferroelectric cofired ceramic for hyperfrequency”, J. Appl. Phys., 101, (2007), 083907.
15. Choudhury R.N.P., Rodriguez C., Bhattacharya P., Katiyar R.S., Rinaldi C.: „Low-frequency dielectric dispersion and magnetic properties of La, Gd modified Pb(Fe1/2Ta1/2)O3 multiferroics”, J. Magnetism Magnetic Mater., 313, (2007), 253-260.
16. Fiebig M., Lottermoster Th., Lonkai Th., Goltsev A.V., Pisarev R.V.: „Magnetoelectric effect in multiferroic manganites”, J. Magnetism Magnetic Mater., 290-291, (2005), 883-890.
17. Vajk O.P., Kenzelmann M., Lynn J.W., Kim S.B., Cheong S.W.: „Neutron-scatering studies of magnetism in multiferroic HoMnO3”, J. Appl. Phys., 99, (2006), 08E301.
18. Testino A., Mitoseriu L., Buscaglia V., Buscaglia M.T., Pallecchi I., Albuquerque A.S., Calzona V., Marre D.,. Siri A.S, Nanni P.: „Preparation of multiferroic composites of BaTiO3-Ni0.5Zn0.5Fe2O4 ceramics”, J. Eur. Ceram. Soc., 26, (2006), 3031-3036.
19. Duong G.V., Groessinger R., Turtelli R.S.: „Driving mechanism for magnetoelectric effect in CoFe2O4-BaTiO3 multiferroic composite”, J. Magnetism Magnetic Mater., 310, (2007), 1157-1159.
20. 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), 1719–1722.
21. Eriksson A.K., Eriksson S.G., Ivanov S.A., Knee C.S., Eriksen J., Rundlöf H., Tseggai M.: „High temperature phase transition of the magnetoelectric double perovskite Sr2NiMoO6 by neutron diffraction”, Mater. Res. Bull., 41, (2006), 144-157.
22. Kulawik J., Szwagierczak D.: „Dielectric properties of manganese and cobalt doped lead iron tantalate ceramics”, J. Eur. Ceram. Soc., 27, 5, (2007), 2281-2286.
23. Szwagierczak D., Kulawik J.: „Influence of MnO2 and Co3O4 dopants on dielectric properties of Pb(Fe2/3W1/3)O3 ceramics”, J. Eur. Ceram. Soc., 25, 9, (2005), 1657-1662.
24. Palewicz A., Szumiata T., Przeniosło R., Sosnowska I., Margiolaki I.: „Search for new modulations in the BiFeO3 structure: SR diffraction and Mössbauer studies”, Solid State Commun., 140, (2006), 359-363.
25. Szafraniak I., Połomska M., Hilczer B., Pietraszko A., Kępiński L.: „Characterization of BiFeO3 nanopowder obtained by mechanochemical synthesis”, J. Eur. Ceram. Soc., 27, (2007) ,4399-4402.
26. Rodriguez-Carvajal J.: „Recent Advances in Magnetic Structure Determination by Neutron Powder Diffraction”, Physica B, 192, (1993),55-69.
27. Duong G.V., Groessinger R., Schoenhart M., Bueno-Basques D.: „The lock-in technique for studying magnetoelectric effect”, J. Magnetism Magnetic Mater., 316, (2007), 390–393.
28. Caicedo M., Zapata J.A., Gómez M.E., Prieto P., Magnetoelectric coefficient in BiFeO3 compounds”, J. App. Phys., 103, (2008), 07E306.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-AGH1-0033-0043