TÍNH CHẤT SẮT TỪ YẾU TẠI BIÊN PHA CẤU TRÚC TRỰC THOI/TRỰC GIAO TRONG VẬT LIỆU GỐM Bi0.86Dy0.14FeO3 PHA TẠP Ti

Chu Thị Anh Xuân; Vũ Văn Khải; Chu Việt Hà; Nguyễn Quang Hải

doi:10.34238/tnu-jst.10233

TÍNH CHẤT SẮT TỪ YẾU TẠI BIÊN PHA CẤU TRÚC TRỰC THOI/TRỰC GIAO TRONG VẬT LIỆU GỐM Bi0.86Dy0.14FeO3 PHA TẠP Ti

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 27/04/24 Ngày hoàn thiện: 10/06/24 Ngày đăng: 11/06/24

Các tác giả

1. Chu Thị Anh Xuân, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
2. Vũ Văn Khải, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
3. Chu Việt Hà, Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên
4. Nguyễn Quang Hải , Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyênn

Tóm tắt

Vật liệu gốm Bi_0.86Dy_0.14Fe_1-xTi_xO₃ (x = 0,02-0,1) được tổng hợp bằng phương pháp phản ứng ở trạng thái rắn để nghiên cứu sự hình thành pha cấu trúc và tính chất sắt từ yếu. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) và phân tích Rietveld cho thấy sự đồng tồn tại của hai pha cấu trúc hình thoi R3c và trực giao Pnma trong tất cả các mẫu với nồng độ pha tạp Ti tăng từ x = 0,02 đến x = 0,1. Phần trăm thể tích của pha Pnma tăng đáng kể khi nồng độ pha tạp Ti tăng cao. Điều này còn được xác nhận thêm bởi các nghiên cứu quang phổ Raman, trong đó các mode dao động phonon đặc trưng cho nhóm đối xứng R3c bị triệt tiêu do sự gia tăng nồng độ Ti. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy hai vùng kích thước hạt riêng biệt phản ánh sự đồng tồn tại của hai thành phần pha. Tính chất sắt từ yếu được hình thành tại vùng biên pha cấu trúc, tuy nhiên, sự pha tạp Ti đã dẫn đến tính chất từ bị suy giảm mặc dù thực tế là sự thay thế Ti đã phá hủy hoàn toàn cấu trúc spin xoắn ở pha cấu trúc Pnma.

Từ khóa

Đa pha điện từ; Biên pha cấu trúc; BiFeO3; Từ tính yếu; Cấu trúc spin xoắn

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] C. Song, B. Cui, F. Li, X. Zhou, and F. Pan, "Recent Progress in Voltage Control of Magnetism: Materials, Mechanisms, and Performance,” Prog. Mater. Sci., vol. 87, pp. 33-82, 2017.

[2] N. A. Spaldin and R. Ramesh, "Advances in Magnetoelectric Multiferroics," Nat. Mater., vol. 18, pp. 203-212, 2019.

[3] A. J. Preethi and M. Ragam, "Effect of Doping in Multiferroic BFO: A Review," J. Adv. Dielectr., vol. 11, 2021, Art. no. 2130001.

[4] T. Ahmad, K. Jindal, M. Tomar, and P. K. Jha, "Effect of Codoping of Rare Earth Elements and Cr on Multiferroic, Optical and Photocatalytic Properties of BiFeO₃," Mater. Today Commun., vol. 37, 2023, Art. no. 107516.

[5] S. Rani, O. Singh, S. Kaushik, P. Sharma, A. Agarwal, and S. Sanghi, "Structural, Dielectric, and Magnetic Properties of Dy-Substituted BiFeO₃ Multiferroic Ceramics," J. Mater. Sci. Mater. Electron., vol. 34, 2023, Art. no. 258.

[6] T. H. Le et al., "Origin of Enhanced Magnetization in (La,Co) Codoped BiFeO3 at the Morphotropic Phase Boundary," Ceram. Int., vol. 45, 2019, Art. no. 18480.

[7] Z. Liao, F. Xue, W. Sun, D. Song, Q. Zhang, J. F. Li, L. Q. Chen, and J. Zhu, "Reversible Phase Transition Induced Large Piezoelectric Response in Sm-Doped BiFeO₃ with a Composition near the Morphotropic Phase Boundary," Phys. Rev. B, vol. 95, 2017, Art. no. 214101.

[8] N. T. Hien, N. D. Vinh, N. V. Dang, T. T. Trang, H. T. Van, T. T. Thao, L. T. Hue, and P. T. Tho, "Structural Transition and Magnetic Properties of Mn Doped Bi_0.88Sm_0.12FeO₃ Ceramics," RSC Adv., vol. 10, 2020, Art. no. 11957.

[9] C. M. Raghavan, E. S. Kim, J. W. Kim, and S. S. Kim, "Structural and Electrical Properties of (Bi_0.9Dy _0.1)(Fe_0.975TM_0.025)O_3±δ (TM=Ni²⁺, Cr³⁺ and Ti⁴⁺) Thin Films," Ceram. Int., vol. 39, pp. 6057-6062, 2013.

[10] S. S. Chowdhury, A. H. M. Kamal, R. Hossain, M. Hasan, M. F. Islam, B. Ahmmad, and M. A. Basith, "Dy Doped BiFeO₃: A Bulk Ceramic with Improved Multiferroic Properties Compared to Nano Counterparts," Ceram. Int., vol. 43, 2017, Art. no. 9191.

[11] V. A. Khomchenko, D. V. Karpinsky, A. L. Kholkin, N. A. Sobolev, G. N. Kakazei, J. P. Araujo, I. O. Troyanchuk, B. F. O. Costa, and J. A. Paixão, "Rhombohedral-to-Orthorhombic Transition and Multiferroic Properties of Dy-Substituted BiFeO₃," J. Appl. Phys., vol. 108, 2010, Art. no. 074109.

[12] I. M. Reaney, I. MacLaren, L. Wang, B. Schaffer, A. Craven, K. Kalantari, I. Sterianou, S. Miao, S. Karimi, and D. C. Sinclair, "Defect Chemistry of Ti-Doped Antiferroelectric Bi_0.85Nd _0.15FeO₃," Appl. Phys. Lett., vol. 100, 2012, doi: 10.1063/1.4705431.

[13] K. Kalantari, I. Sterianou, D. C. Sinclair, P. A. Bingham, J. Pokorn, and I. M. Reaney, "Structural Phase Transitions in Ti-Doped Bi_1-_xNd_xFeO₃ Ceramics," J. Appl. Phys., vol. 111, 2012, Art. no. 064107.

[14] P. T. Phong et al., "Structural Transition, Electrical and Magnetic Properties of Cr Doped Bi0.9Sm0.1FeO3 Multiferroics," J. Alloys Compd., vol. 813, 2020, Art. no. 152245.

[15] S. Khasbulatov et al., "Destruction Phenomena in Ferroactive Materials," J. Adv. Dielectr., vol. 10, 2020, Art. no. 2050012.

[16] P. T. Tho, N. V. Dang, N. X. Nghia, L. H. Khiem, C. T. A. Xuan, H. S. Kim, and B. W. Lee, "Investigation of Crystal Structure and Magnetic Properties in Zn Doped Bi_0.84La_0.16FeO₃ Ceramics at Morphotropic Phase Boundary," J. Phys. Chem. Solids, vol. 121, pp. 157-162, 2018.

[17] S. Zhang, L. Wang, Y. Chen, D. Wang, Y. Yao, and Y. Ma, "Observation of Room Temperature Saturated Ferroelectric Polarization in Dy Substituted BiFeO₃ Ceramics," J. Appl. Phys., vol. 111, 2012, Art. no. 074105.

[18] V. A. Khomchenko and J. A. Paixao, "Structural Defects as a Factor Controlling the Magnetic Properties of Pure and Ti-Doped Bi_1-_xCa_xFeO_3-x/2 Multiferroics," J. Phys. Condens. Matter, vol. 27, 2015, Art. no. 436002.

[19] M. Yadav, A. Agarwal, S. Sanghi, R. K. Kotnala, J. Shah, T. Bhasin, M. Tuteja, and J. Singh, "Crystal Structure Refinement, Dielectric and Magnetic Properties of A-Site and B-Site Co-Substituted Bi_0.90Nd_0.10Fe_1-_xTi_xO₃ (x=0.00, 0.02, 0.05 & 0.07) Ceramics," J. Alloys Compd., vol. 750, pp. 848-856, 2018.

[20] H. Ke, L. Zhang, H. Zhang, F. Li, H. Luo, L. Cao, W. Wang, F. Wang, D. Jia, and Y. Zhou, "Electric/Magnetic Behaviors of Nd/Ti Co-Doped BiFeO₃ Ceramics with Morphotropic Phase Boundary,” Scr. Mater., vol. 164, pp. 6-11, 2019.

[21] P. Chandra Sati, M. Arora, S. Chauhan, M. Kumar, and S. Chhoker, "Effect of Dy Substitution on Structural, Magnetic and Optical Properties of BiFeO₃ Ceramics," J. Phys. Chem. Solids, vol. 75, pp. 105-108, 2014.

[22] P. Suresh, P. D. Babu, and S. Srinath, 'Effect of Ho Substitution on Structure and Magnetic Properties of BiFeO₃," J. Appl. Phys., vol. 115, pp. 2012-2015, 2014.

[23] F. Mumtaz, G. H. Jaffari, and S. I. Shah, "Peculiar Magnetism in Eu Substituted BiFeO3 and Its Correlation with Local Structure," J. Phys. Condens. Matter, vol. 30, pp. 1-28, 2018.

[24] J. Zhao, S. Liu, W. Zhang, Z. Liu, and Z. Liu, "Structural and Magnetic Properties of Er-Doped BiFeO3 Nanoparticles," J. Nanoparticle Res., vol. 15, 2013, Art. no. 1969.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.10233

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ