Фазовый состав, зеренное строение и диэлектрические спектры мультиферроиков Bi1-xGd xFeO3
Исследования кристаллической структуры, зеренного строения и диэлектрических свойств высокотемпературного мультиферроика Bi1-хGdxFeO3 в широком концентрационном интервале x=0.025–0.50. Микроскопическая структура керамики Bi1-хGdxFeO3, ее дисперсия.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.07.2017 |
| Размер файла | 827,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону
Фазовый состав, зеренное строение и диэлектрические спектры мультиферроиков Bi1-xGd xFeO3 (0.025?x?0.50)
С.В. Хасбулатов
Аннотация
Проведены исследования кристаллической структуры, зеренного строения и диэлектрических свойств высокотемпературного мультиферроика Bi1-хGdxFeO3 в широком концентрационном интервале x=0.025-0.50.
Ключевые слова: мультиферроики, феррит висмута, кристаллическая структура, зеренное строение, диэлектрические свойства.
Введение
Исследованию мультиферроиков уделяется огромное внимание [1-4] в связи с перспективой их применения в спинтронике и устройствах обработки и хранения информации. Настоящая работа продолжает предпринятые ранее исследования структуры, микроструктуры и физических свойств материалов на основе феррита висмута [5-7].
Объекты. Методы получения и исследования образцов
Объектами исследования выступили твердые растворы (ТР) состава Bi1-xGdx FeO3, (x = 0.025-0.50, Дх = 0.025ч0,10), полученные по методике, описанной в [5]. Рентгенографические исследования при комнатной температуре проводили методом порошковой дифракции с использованием дифрактометра ДРОН-3 (отфильтрованное Cokб- излучение, схема фокусировки по Брэггу - Брентано). Зёренное строение объектов изучали на оптических микроскопе Leica DMI 5000M в отраженном свете при комнатной температуре. Относительная диэлектрическая проницаемость (е/е0) исследовалась на специальном стенде с использованием прецизионного LCR-метра Agilent E4980A в интервале температур 300-900 К и диапазоне частот 20-2·106 Гц в условиях равномерного нагрева и охлаждения со скоростью 5 К/мин.
Экспериментальные результаты и обсуждение
Рентгенофазовый анализ показал, что за исключением одного ТР с х=0.13 все образцы содержали примесные фазы, причем до х=0.10 это были соединения Bi25FeO40 и Bi2Fe4O9, относительная интенсивность сильных линий которых достигала (10-12) %. При х>0.10 количество этих соединений значительно уменьшилось и основной примесной фазой в ТР с х=0.20-0.50 выступило соединение или ТР со структурой граната типа Gd3Fe5O12. Анализ дифракционных отражений показал, что в интервале 0.00?х<0.09 ТР имеют ромбоэдрическую (Рэ) симметрию, характерную для BiFeO3, в интервале 0.09?х<0.30 расположена широкая морфотропная область (МО), состав которой беспрерывно менялся: при 0.09?х<0.12 сосуществовали Рэ и ромбическая типа PbZrO3 (Р1) фазы; в интервале 0.12?х<0.15 сосуществовали Рэ, Р1 и ромбическая типа GdFeO3 (Р2) фазы; при 0.15?х<0.30 сосуществовали фазы Р1 и Р2; в интервале 0.30?х?0.5 оставалась только фаза Р2. Рассчитанные нами параметры ячейки фазы Р2 в ТР с х=0.20 и 0.30 имели значения, промежуточные между данными из [8] и [9]. Отметим, что в первой работе изучались наночастицы размерами от 21 нм до 47 нм и параметрами ячейки несколько большими, чем во второй, где изучались объемные объекты.
Рис. 1. - Микроскопическая структура керамики Bi1-хGdxFeO3. (0.00? х ? 0,20). 1. х=0,025; 2. х=0,10; 3. х=0,15; 4.х=0,20.
Микроскопическая структура керамики Bi1-хGdxFeO3, представленная на рис.1, является неоднофазной. Крупные кристаллиты, имеющие форму многогранников с кривыми границами, занимают основную часть изучаемой поверхности и демонстрируют наиболее светлый контраст, являясь основной фазой материала. Присутствуют также «серые» кристаллиты второй фазы. При введении больших количеств Gd размеры частиц резко уменьшаются, а количество второй фазы минимизируется. Однако, при х = 0.20 происходит инверсия размеров светлых и «серых» кристаллитов. При этом зерна основной фазы становятся намного мельче.
Рис.2. - Зависимости е/е0 (T) образцов керамики Bi1-xGdxFeO3 0,025?х?0,50 от температуры в интервале частот (25ч1,2*106)Гц, (стрелкой указан рост частоты, f)
мультиферроик керамика зеренное
Анализ диэлектрической дисперсии керамик Bi1-xGdxFeO3 (рис.2) позволил выявить область температур (300-500)К, в которой все исследованные зависимости е/е0(Т) испытывают размытые экстремумы, смещающиеся с увеличением частоты в область высоких температур, что, вероятно, связано с формированием межслоевой поляризации на фоне внутрифазных перестроек в объектах [6,7,10].
Заключение
Полученные результаты необходимо использовать при разработке высокотемпературных мультиферроиков типа BiFeO3.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ: Грант Президента РФ № МК-3232-2015-2, темы №№ 1927, 213.01-2014/012-ВГ и 3.1246.2014/К.
Литература
Звездин А.К., Пятаков А.П. // УФН. 2012. Т. 182. № 6. С. 593-620.
Костишин В.Г., Крупа Н.Н., Невдача В.В. и др. Инженерный вестник Дона. 2013. №3. URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_74_Kostishyn.pdf_1851.pdf
Шабельская Н.П., Ульянов А.К., Таланов М.В. и др. // Инженерный вестник Дона. 2014. №1. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2014/2297
Fusil S., Garcia V., Barthйlйmy A., Bibes M. // Annual Review of Materials Research. 2014. V. 44. pp. 91-116.
Разумовская О.Н., Вербенко И.А., Андрюшин К.П. и др. // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2009. Т. 9. №1. С. 126-131.
Вербенко И.А., Гуфан Ю.М., Кубрин С.П. и др. // Известия РАН. Серия физическая. 2010. Т. 74. №8. С. 1192-1194.
Хасбулатов С.В., Павелко А.А., Гаджиев Г.Г. и др. // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. №20. С. 142-146.
Weiwei Hu, Yan Chen, Hongming Yuan et al. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. pp. 8869-8875.
Khomchenko V.A., Shvartsman V.V., Borisov P. et al. // Acta Materialia. 2009. V. 57. pp. 5137-5145.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование диэлектрических свойств кристаллов со структурой перовскита методами дифференциальной диэлектрической спектроскопии. Спектры коэффициента отражения, восстановление диэлектрических функций феррита висмута. Диэлектрические и оптические функции.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 26.03.2012Понятие диэлектрических потерь. Нагревание диэлектриков в электрическом поле, рассеивание части энергии поля в виде тепла как его следствие. Ухудшение свойств и ускорение процессов старения диэлектриков. Количественная оценка диэлектрических потерь.
презентация [794,0 K], добавлен 28.07.2013Обзор теории взаимодействия вещества с электромагнитными волнами; методы измерения диэлектрических свойств материалов, способов синтеза и углеродных наноструктур. Отработка известных методик измерения диэлектрических свойств для углеродных нанопорошков.
курсовая работа [5,4 M], добавлен 29.02.2012Природа рентгеновских лучей. Кристаллическая структура и дифракция. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Методы и программные средства рентгеноструктурного анализа. Структурные характеристики элементарных ячеек системы NdxBi1-xFeO3.
курсовая работа [4,6 M], добавлен 23.07.2010Графит как минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода, структура его кристаллической решетки, физические и химические свойства. Проведение и результаты исследования композитов на основе углеродных нанотрубок.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 22.09.2011Характеристика кристаллической структуры оксида титана с точки зрения кристаллографических и кристаллофизических свойств. Расчет рентгенограмм для двух материалов: диоксида олова и теллурида свинца. Пиролитический и пьезоэлектрический эффект в кристаллах.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.06.2011Изучение свойств пористых материалов. Исследование изменения диэлектрических характеристик и температуры фазового перехода сегнетовой соли и триглицинсульфата, внедрённых в Al2O3. Получение оксидных плёнок с нанометровыми порами анодированием алюминия.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 28.09.2012Анализ основных особенностей методов получения нового лазерного материала – керамики для разработки мощных твердотельных лазеров нового поколения на основе селенида и сульфида цинка. Исследование спектрально-кинетических свойств полученных образцов.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 28.01.2014Оптические свойства стекол (показатель преломления, молярная и ионная рефракция, дисперсия). Оптические свойства и строение боросиликатных стёкол, которые содержат на поверхности наноразмерные частицы серебра и меди. Методы исследования наноструктур.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 18.09.2012История открытия, механизм получения и применение графена, вид его кристаллической решетки и зонная структура. Линейный закон дисперсии для электронов, связь между циклотронной массой и энергетическим спектром. Сохранение хиральности и парадокс Клейна.
статья [223,1 K], добавлен 17.05.2011Определение структуры спектра атома, молекулы или образованной ими макросистемы их энергетическими уровнями. Спектры и структура атома водорода. Электронные состояния двухатомных молекул, электрические и оптические свойства. Молекулы с одинаковыми ядрами.
курсовая работа [52,0 K], добавлен 06.10.2009Исследование диэлектрического отклика. Поляризация и диэлектрическая проницаемость. Диэлектрические функции в диапазоне радио- и сверхвысоких частот, в области решеточных и электронных резонансов. Разложение диэлектрической функции на элементарные части.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 16.08.2011Открытие сложного строения атома - важнейший этап становления современной физики. В процессе создания количественной теории строения атома, объясняющей атомные системы, сформированы представления о свойствах микрочастиц, описанные квантовой механикой.
реферат [146,3 K], добавлен 05.01.2009Изучение процессов рассеяния заряженных и незаряженных частиц как один из основных экспериментальных методов исследования строения атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Борновское приближение и формула Резерфорда. Фазовая теория рассеяния.
курсовая работа [555,8 K], добавлен 03.05.2011Общая характеристика некоторых физических методов исследования строения молекул: рентгеноэлектронной и инфракрасной спектроскопии, дифракционных методов. Особенности полуэмпирических, неэмпирических и кванто-механических методов исследования вещества.
курсовая работа [510,7 K], добавлен 06.02.2013Оценка вязкостно-температурных свойств (масел). Зависимость температуры вспышки от давления. Дисперсия, оптическая активность. Лабораторные методы перегонки нефти и нефтепродуктов. Теплота плавления и сублимации. Удельная и молекулярная рефракция.
презентация [1,1 M], добавлен 26.06.2014Исследование понятия дисперсии, зависимости показателя преломления света от частоты колебаний. Изучение особенностей теплового излучения, фотолюминесценции и катодолюминесценции. Анализ принципа действия призменного спектрального аппарата спектрографа.
презентация [734,5 K], добавлен 17.04.2012Физическая природа поглощения и люминесценции. Состав стекла, легированного висмутом, и спектры поглощения. Структурирование висмутовых стекол с помощью фемтосекундного лазера. Исследование температурной зависимости спектрального коэффициента поглощения.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 14.01.2014Расчет показателей преломления и дисперсии при заданных составах стекла. Показатель преломления и средняя дисперсия. Коэффициенты для перехода от массовых единиц к объемным долям. Зависимость показателя преломления от содержания в стекле диоксида кремния.
контрольная работа [524,4 K], добавлен 05.12.2013Фотопроцессы в растворах и пленках с высокими концентрациями наночастиц CdSe/ZnS, индуцированных лазерным излучением видимого диапазона в широком интервале плотностей мощности излучения и температур. Возможность создание новых твердофазных люминофоров.
автореферат [1,0 M], добавлен 04.12.2007
