Синтез нанопорошка феррита висмута, допированного ионами эрбия
Аннотация
Потенциал практического применения феррита висмута (BFO) в устройствах хранения информации,
микроэлектроники и спинтроники, в медицинских датчиках различного назначения ограничивает наличие спиновой циклоиды. Ее разрушение, в том числе, за счет допирования редкоземельными элементами и перевода BFO в наноразмерное состояние, способствует возникновению ферромагнетизма и проявлению магнитоэлектрического эффекта. Цель работы заключалась в синтезе нанопорошка феррита висмута, допированного ионами эрбия.Методом спрей-пиролиза при температуре 760 °С синтезированы образцы BFO с номинальной степенью допирования ионами эрбия от 0.05 до 0.20. Данные рентгенофазового анализа показывают наличие в допированных образцах небольшого количества Bi25FeO39 и Bi2Fe4O9. Смещение рефлексов BFO на дифрактогаммах в сторонубольших углов 2q является признаком встраивания ионов эрбия в кристаллическую решётку BiFeO3. Методом просвечивающей электронной микроскопии выявлены морфологические характеристики образцов. По данным локального рентгеноспектрального микроанализа реальный состав допированных образцов ErxBi1–xFeO3 очень близок к номинальному.
Синтезированные методом спрей-пиролиза порошки ErxBi1–xFeO3 имеют форму частиц близкую к сферической, дисперсия по размерам находится в интервале 5–300 нм, преобладающее число частиц имеет размер в диапазоне 50–200 нм, агломерация выражена слабо. Уменьшение параметров кристаллической решетки и объема элементарной ячейки ErxBi1–xFeO3 с ростом степени допирования ионами эрбия подтверждают встраивание Er3+ в кристаллическую решетку BFO в положение висмута.
Скачивания
Литература
Dai Z. Fujita Y., Akishige Y. Dielectric properties and heating effect of multiferroic BiFeO3 suspension. Materials Letters. 2011;63(13): 2036–2039. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2011.04.029
Lin Z., Cai W., Jiang W., Fu Ch., Li Ch., Song Y. Ceramics International. 2013;39(8): 8729–8736. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.04.058
Selbach S. M., Tybell T., Einarsrud M. Chemistry of materials. 2007;19(26): 6478–6484. https://doi.org/10.1021/cm071827w
Shirokov V. B., Golovko Yu. I., Mukhortov V. M. Technical physics. 2014;59(1): 102–106. https://doi.org/10.1134/s1063784214010174
Karthikeyan K., Thirumoorthi A. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2018;9: 631–640. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2018-9-5-631-640
Fiebig M. Revival of the magnetoelectric effect. Journal of Physics D: Applied Physics. 2005;38(8): R123–R152. https://doi.org/10.1088/0022-3727/38/8/r01
Eerenstein W., Mathur N. D., Scott J. F. Multiferroic and magnetoelectric materials. Nature. 2006;442(7104): 759–765. https://doi.org/10.1038/nature05023
Cheong S.-W., Mostvoy M. Multiferroics: a magnetic twist for ferroelectricity. Nature Materials. 2007;6(1): 13–20. https://doi.org/10.1038/nmat1804
Ramesh R., Spaldin N. A. Multiferroics: progress and prospects in thin films. Nature Materials. 2007;6(1): 21–29. https://doi.org/10.1038/nmat1805
Tokura Y. Multiferroics—toward strong coupling between magnetization and polarization in a solid. Journal of Magnetism and Magnetic Materials... 2007;310(2): 1145–1150. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.11.198
Catalan G., Scott J. F. Physics and applications of bismuth ferrite. Advanced Materials. 2009;21(24): 2463–2485. https://doi.org/10.1002/adma.200802849
Morozov M. I., Lomanova N. A., Gusarov V. V. Specific features of BiFeO3 formation in a mixture of bismuth(III) and iron(III) oxides. Russian Journal of General Chemistry. 2003;73(11): 1676–1680. https://doi.org/10.1023/b:rugc.0000018640.30953.70
Liu T., Xu Y., Zhao J. Low-temperature synthesis of BiFeO3 via PVA sol-gel route. Journal of the American Ceramic Society. 2010;93(11): 3637–3641.https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.03945.x
Feroze A., Idrees M., Kim D. K., Nadeem M., Siddiqi S. A., Shaukat S. F., Atif M., Siddique M. Low temperature synthesis and properties of BiFeO3. Journal of Electronic Materials. 2017;46(7): 4582–4589. https://doi.org/10.1007/s11664-017-5463-3
Egorysheva A. V., Kuvshinova T. B., Volodin V. D., Ellert O. G., Efimov N. N., Skorikov V. M., Baranchikov A. E., Novotortsev V. M. Synthesis of highpurity nanocrystalline BiFeO3. Inorganic materials. 2013;49(3): 310–314. https://doi.org/10.1134/s0020168513030035
Selbach S. M., Tybell T., Einarsrud M. A., Grande T. Phase transitions, electrical conductivity and chemical stability of BiFeO3 at high temperatures. Journal of Solid State Chemistry. 2010;183(5): 1205–1208. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2010.03.014
Tomina E. V., Lastochkin D. A., Maltsev S. A. The synthesis of nanophosphors YPxV1–xO4 by spray pyrolysis and microwave methods. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2020;22(4): 496–503. https://doi.org/10.17308/kcmf.2020.22/3120
Brandon D., Kaplan U. Microstructure of materials. Research and control methods. John Wiley &Sons Ltd; 1999.
JCPDS PCPDFWIN: A Windows Retrieval / Display program for Accessing the ICDD PDF-2 Data base, International Centre for Diffraction Data, 1997.
Bhat I., Husain S., Khan W., Patil S. I. Effect of Zn doping on structural, magnetic and dielectric properties of LaFeO3 synthesized through sol–gel auto-combustion process. Materials Research Bulletin. 2013;48(11): 4506–4512. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.07.028
Tret’yakov Yu. D. [et al.]. Neorganicheskaya khimiya. Khimiya elementov: uchebnik dlya stud. vuzov, obuch. po napravleniyu 510500 “Khimiya” i spetsial’nosti 011000 “Khimiya”: v 2 t. [Inorganic chemistry. Chemistry of elements: a textbook for students. universities, studying under programme 510500 “Chemistry” and for speciality 011000 “Chemistry”: in 2 vol.] Moscow: Akademkniga Publ.; 2007. V. 1. 538 p.; V. 2. 670 p. (In Russ.)
Copyright (c) 2021 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
