Главная Коллекция "Revolution" Физика и энергетика Исследования высокотемпературного мультиферроика феррита висмута, легированного самарием

Исследования высокотемпературного мультиферроика феррита висмута, легированного самарием

Рассмотрение кристаллической структуры, зеренного строения и диэлектрических свойств высокотемпературного мультиферроика в широком концентрационном интервале. Изучение формирования структуры керамических образцов феррита висмута с замещением самарием.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 27.07.2017
Размер файла 949,6 K
рефераты на заказ со скидкой

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/

Южный федеральный университет

Исследования высокотемпературного мультиферроика феррита висмута, легированного самарием

Хасбулатов С.В., Павелко А.А., Шилкина Л.А., Алешин В.А., Резниченко Л.А.

Ростов-на-Дону

Аннотация

Проведены исследования кристаллической структуры, зеренного строения и диэлектрических свойств высокотемпературного мультиферроика Bi1-хSmxFeO3 в широком концентрационном интервале (x=0.025-0.20).

Ключевые слова: мультиферроики, феррит висмута, кристаллическая структура, зеренное строение, диэлектрические свойства.

Введение

Феррит висмута, BiFeO3, является одним из наиболее известных сегнетомагнетиков - материалов, одновременно сочетающих магнитные и сегнетоэлектрические свойства [1,2]. Подобные материалы являются объектом многочисленных исследований в связи с перспективами практического применения [3,4]. Феррит висмута и его твердые растворы (ТР) являются удобными объектами для создания подобных материалов благодаря высоким значениям температур электрического (температура Кюри, Тс ~ 1083 K) и магнитного (температура Нееля, TN ~ 643 K) упорядочений [1]. Цель настоящей работы - выявить закономерности формирования структуры и диэлектрических свойств керамических образцов ТР феррита висмута с замещением Bi самарием, Sm, различной концентрации.

Объектами исследования выступили керамики состава Bi1-xSm xFeO3, (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.

Рентгенофазовый анализ показал, что беспримесные ТР образуются при 0.10<x?0.40. Примесные фазы Bi2Fe4O9 и Bi25FeO39 образуются вблизи BiFeO3, относительная интенсивность их сильных линий, Iотн=4-8, в ТР с х=0.50 появляется соединение со структурой граната Sm3Fe5O12, (Iотн=15). Фазовая диаграмма системы выглядит следующим образом: ромбоэдрическая (Рэ) фаза, свойственная BiFeO3, существует в интервале 0.00?х<0.15, ромбическая (Р) фаза типа PbZrO3 (фаза Р1) существует в интервале 0.05 < х ? 0.20, Р фаза типа LnFeO3 (фаза Р2) расположена в интервале 0.15< х ? 0.50. Области сосуществования фаз находятся в интервалах: 0.05 < х ? 0.10 - Рэ+Р1 и 0.15 < х ? 0.20 - Р1+Р2. Относительно фазы Р2 необходимо сделать следующее замечание: две Р-фазы - полярная с пространственной группой Pn21a и неполярная - Pnma, соответствующая соединениям LnFeO3, имеют одинаковую дифракционную картину и при уточнении методом Ритвельда дают практически одинаковый фактор недостоверности [6,7]. Поэтому установить пространственную группу можно только после проведения электрофизических измерений. диэлектрический феррит самарий

Микроструктура керамик является многофазной (рис. 1). Крупные светлые зерна с искривленными границами составляют матрицу основной фазы. Черные локальные области - поры, несколько неравномерно распределенные по образцу. Серые зерна меньшего размера, имеющие более прямые границы, являются второй (примесной) фазой. При увеличении содержания Sm наблюдается существенное уменьшение количества серой фазы и размеров всех трех компонентов микроструктуры.

Рис. 1. Фрагменты микроструктуры керамик Bi1-xSmxFeO3 0.05? х ? 0.20, х=0.05 (а); х=0.10 (б); х=0.15 (в); х=0.20 (г)

Рис.2. - Зависимости е/е0 (T) образцов керамики Bi1-xSmxFeO3 0,025?х?0,50 от температуры в интервале частот (25ч1,2*106)Гц, (стрелкой указан рост частоты, f)

На рис. 2 показаны термочастотные зависимости е/е0 Bi1-xSmxFeO3 (x0.025?х?0.50, Дх = 0.05ч0,10). Рассматриваемые зависимости испытывают аномалии в области температур (300-500)К, имеющие вид сильно дисперсионных максимумов, релаксационная природа которых, вероятно, связана с накоплением свободных зарядов на поверхностях раздела различных фаз, что характерно для подобных материалов [8-10].

Заключение

Полученные результаты необходимо использовать при разработке высокотемпературных мультиферроиков типа BiFeO3.

Работа выполнена с использованием оборудования ЦКП «Электромагнитные, электромеханические и тепловые свойства твердых тел» 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

1. Смоленский Г.А., Чупис И.Е. // Успехи физических наук. 1982. Т. 137. N 3. С. 415 - 448.

2. Звездин А.К., Пятаков А.П. // УФН. 2012. Т. 182. № 6. С. 593-620.

3. Костишин В.Г., Крупа Н.Н., и др. // Инженерный вестник Дона, 2013, URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_74_Kostishyn.pdf_1851.pdf

4. Шабельская Н.П., Ульянов А.К., Таланов М.В. и др. // Инженерный вестник Дона. 2014. №1. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2014/2297

5. Разумовская О.Н., Вербенко И.А., Андрюшин К.П. и др. // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2009. Т. 9. №1. С. 126-131.

6. Khomchenko V.A., Kiselev D.A., Bdikin K. et al. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. P. 262905.

7. Hu W., Chen Y., Yuan H. et al. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. pp. 8869-8875.

8. Вербенко И.А., Гуфан Ю.М., Кубрин С.П. и др. // Известия РАН. Серия физическая. 2010. Т. 74. №8. С. 1192-1194.

9. Хасбулатов С.В., Павелко А.А., Гаджиев Г.Г. и др. // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. №20. С. 142-146.

10. Palaimiene E., Macutkevic J., Karpinsky D.V. et al. // Applied Physics Letters. 2015. V. 106. № 1. P. 012906.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены