TÍNH CHẤT ĐIỆN, TỪ VÀ QUANG CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP ĐA PHA ĐIỆN TỪ Ni0,6Zn0,4Fe2O4-BaTiO3

Đào Sơn Lâm; Đinh Chí Linh; Đặng Đức Dũng; Nguyễn Thị Dung; Lê Thị Giang; Trần Đăng Thành

doi:10.34238/tnu-jst.5225

TÍNH CHẤT ĐIỆN, TỪ VÀ QUANG CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP ĐA PHA ĐIỆN TỪ Ni0,6Zn0,4Fe2O4-BaTiO3

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 02/11/21 Ngày hoàn thiện: 29/11/21 Ngày đăng: 30/11/21

Các tác giả

1. Đào Sơn Lâm , Viện Khoa học vật liệu - Viện hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam
2. Đinh Chí Linh, Viện Khoa học vật liệu - Viện hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam
3. Đặng Đức Dũng, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
4. Nguyễn Thị Dung, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
5. Lê Thị Giang, Trường Đại học Hồng Đức
6. Trần Đăng Thành, Viện Khoa học vật liệu - Viện hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam

Tóm tắt

Vật liệu nano tổ hợp đa pha điện từ có công thức thành phần xNi_0.6 Zn_0.4Fe₂O₄/(1-x)BaTiO₃ (x = 0; 0,1; 0,3; 0,5) (xNZFO/(1-x) BTO) với kích thước hạt cỡ 80-100 nm được chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao kết hợp xử lý nhiệt. Các đặc trưng cấu trúc, tính chất điện, từ và quang đã được khảo sát. Giản đồ nhiễu xa tia X thể hiện vật liệu tồn tại hai pha độc lập của Ni_0.6Zn_0.4Fe₂O₄ (NZFO) và BaTiO₃ (BTO). Ở nhiệt độ phòng, do ảnh hưởng của việc tăng hàm lượng của pha sắt từ NZFO từ x = 0 đến x = 0,5, trong dải điện trường cực đại cỡ 10 kV/cm, giá trị của độ phân cực điện dư (P_r), lực kháng điện (E_c) và độ từ hóa bão hòa (M_s) tăng mạnh, có giá trị tương ướng từ 0,0055-0,0158 µC/cm², 1,05-3,2 kV/cm, và 0,6 -31,2 emu/g. Bên cạnh đó, những ảnh hưởng của hàm lượng pha sắt từ NZFO đến tính chất quang của vật liệu đã được nghiên cứu hệ thống. Khi hàm lượng NZFO tăng từ x = 0 đến x = 0,5, giá trị năng lượng vùng cấm của vật liệu đã suy giảm từ 3,2 xuống 2,65 eV.

Từ khóa

Đa pha điện từ; Chất sắt từ; Sắt điện; BaTiO3; Vật liệu nano tổ hợp

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] S. S. Choudhari, S. B. Shelke, K. M. Batoo, S. F. Adil, A. B. Kadam, A. Imran, M. Hadi, E. H. Raslan, S. E. Shirsath, and R. H. Kadam, “Mn_0.7Zn_0.3Fe₂O₄+ BaTiO₃ composites: structural, morphological, magnetic, M-E effect and dielectric properties,” Mater Sci: Mater Electron., vol. 32, pp. 10308-10319, 2021.

[2] G. Elham, B. Shahia, D. Young, S. Bhalla, and G. Ruyan, “Modeling, simulation and synthesis of multiferroic magnetoelectric CoFe₂O₄/BaTiO₃ composite nanoparticles,” Solid State Communications, vol. 333, p. 114288, 2021.

[3] M. Kumar, S. Shankar, A. Kumar, A. Anshul, M. Jayasimhadri, and O. P. Thakur, “Progress in multiferroic and magnetoelectric materials: applications, opportunities and challenges,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 31, pp. 19487-19510, 2020.

[4] B. Prakash and G. Venkataiah, “Structural, magnetic and electric properties of multiferroic NiFe₂O₄-BaTiO₃ composites,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 477, pp. 350-355, 2019.

[5] Q. Norman, R. Robert, F. Syrowatk, M. Steimecke, and G. E. Stefan, “Spin-coating and characterization of multiferroic MFe₂O₄ (M= Co, Ni)/BaTiO₃ bilayers,” Journal of Solid State Chemistry, vol. 233, pp. 82-89, 2016.

[6] S. G. Anil, E. S. Sagar, R. W. Santosh, R. H. Kadam, S. Jyoti, R. K. Kotnalad, and A. B. Kadam, “Magneto-electric coupling and improved dielectric constant of BaTiO₃ and Fe-rich (Co_0.7Fe_2.3O₄) ferrite nano-composites,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 465, pp. 508-514, 2018.

[7] A. C. Roy and D. Mohanta, “Structural and ferroelectric properties of solid-state derived carbonate-free barium titanate (BaTiO₃) nanoscale particles,” Scripta Materialia, vol. 61, pp. 891-894, 2009.

[8] R. Mondal, B. Murty, and V. Murthy, “Dielectric, magnetic and enhanced magnetoelectric response in high energy ball milling assisted BST-NZF particulate composite,” Materials Chemistry and Physics, vol. 167, pp. 338-346, 2015.

[9] A. S. Dzunuzovic, M. M. Vijatovic Petrovic, J. D. Bobic, N. I. Ilic, M. Ivanov, R. Grigalaitis, J. Banys, and B. D. Stojanovic, “Magneto-electric properties of xNi_0.7Zn_0.3Fe₂O₄-(1-x) BaTiO₃ multiferroic composites,” Ceramics International, vol. 44, pp. 683-694, 2018.

[10] T. Jahanbin, M. Hashim, and K. A. Mantori, “Comparative studies on the structure and electromagnetic properties of Ni-Zn ferrites prepared via co-precipitation and conventional ceramic processing routes,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 322, pp. 2684-2689, 2010.

[11] M. A. Gabal and W. A. Bayoumy, “Effect of composition on structural and magnetic properties of nanocrystalline Ni_0.8−xZn_0.2Mg_xFe₂O₄ ferrite,” Polyhedron, vol. 29, pp. 2569-2573, 2010.

[12] S. Rimi and S. Sonal, “Structural, magnetic and electrical properties of zinc doped nickel ferrite and their application in photo catalytic degradation of methylene blue,” Physic B, vol. 414, pp. 83-90, 2013.

[13] D. K. Pradhan, S. Kumari, and P. D. Rack, ”Magnetoelectric Composites: Applications, Coupling Mechanisms, and Future Directions,” Nanomaterials., vol. 10, pp. 2072-2094, 2020 .

[14] K. Sidra, H. Nudrat, N. Saba, R. Saira, A. Shahid, and N. Shahzad, “Simultaneous normal – Anomalous dielectric dispersion and room temperature ferroelectricity in CBD perovskite BaTiO₃ thin films,” Journal of Materials Research and Technology, vol. 1, pp. 11439-11452, 2020.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.5225

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ