Кристаллическая и магнитная структуры твердых растворов на основе BiFeO3

Исследование корреляции между многофазным состоянием системы и ее магнитными свойствами было проведено на керамических образцах Bi1-xEuxFeO3 с 0,12 ≤ x ≤ 0,18. Результаты рентгеновской дифракции свидетельствуют о том, что с увеличением концентрации ионов Eu наблюдается структурный переход от ромбоэдрической (R3c) к неполярной орторомбической (Pnma) фазе через частичное образование антиполярной орторомбической структуры (Pbam). Смешанное фазовое состояние в полученных соединениях наблюдается в интервале 0,12 ≤ x ≤ 0,16. Магнитные измерения в сильном магнитном поле указывают на слабое ферромагнитное взаимодействие. Магнитный отклик в сильном поле объясняется расположением спинов на фазовой границе, а также наличием собственных антиферромагнитных спинов.

1. Reversible phase transition induced large piezoelectric response in Sm-doped BiFeO3 with a composition near the morphotropic phase boundary / Z. Liao [et al.] // Phys. Rev. B. – 2017. – Vol. 95, N 21. – Art. 214101. https://doi.org/10.1103/physrevb.95.214101

2. Ferroelectric BiFeO3 X-ray and neutron diffraction study / J. M. Moreau [et al.] // J. Phys. Chem. Solids. – 1971. – Vol. 32, N 6. – P. 1315–1320. https://doi.org/10.1016/s0022-3697(71)80189-0

3. Interplay of multiple structural phase and magnetic response of Bi1–x Prx FeO3 ceramics / L. T. Ha [et al.] // Ceram. Int. – 2022. – Vol. 48, N 21. – P. 32027–32035. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.07.140

4. Mumtaz, F. Peculiar magnetism in Eu substituted BiFeO3 and its correlation with local structure / F. Mumtaz, G. H. Jaffari, S. I. Shah // J. Phys.: Condens. Matter. – 2018. – Vol. 30, N 43. – Art. 435802. https://doi.org/10.1088/1361-648x/aae10f

5. Tailoring the dielectric and magnetic properties of Eu-substituted BiFeO3 nanoparticles / J. C. Cyriac [et al.] // Mater. Today:. Proc. – 2020. – Vol. 25. – P. 134–139. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.12.186

6. Transformation of BiFeO3 magnetic properties by Eu doping: magnetometry and Mössbauer studies / A. L. Zinnatullin [et al.] // J. Solid State Chem. – 2022. – Vol. 312. – Art. 123216. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2022.123216

7. Arnold, D. C. Composition-driven structural phase transitions in rare-earth-doped BiFeO3 ceramics: a review / D. C. Arnold // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. – 2015. – Vol. 62, N 1. – P. 62–82. https://doi.org/10.1109/tuffc.2014.006668

8. Temperature and Composition-Induced Structural Transitions in Bi1−x La(Pr)xFeO3 Ceramics / D. V. Karpinsky [et al.] // J. Am. Ceram. Soc. – 2014. – Vol. 97, N 8. – P. 2631–2638. https://doi.org/10.1111/jace.12978

9. Mn doping-induced structural and magnetic transformations in the antiferroelectric phase of the Bi1−x NdxFeO3 perovskites / V. A. Khomchenko [et al.] // J. Appl. Phys. – 2012. – Vol. 112, N 6. – Art. 064105. https://doi.org/10.1063/1.4752277

10. Isothermal structural transitions, magnetization and large piezoelectric response in Bi1–x LaxFeO3 perovskites / I. O. Troyanchuk [et al.] // Phys. Rev. B. – 2011. – Vol. 83, N 5. – Art. 054109. https://doi.org/10.1103/physrevb.83.054109

11. Influence of isothermal structural transition on the magnetic properties of Cr doped Bi0.86Nd0.14FeO3 multiferroics / P. T. Phong [et al.] // J. Alloys Compd. – 2020. – Vol. 823. – Art. 153887. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.153887

12. Structural transformations and magnetic properties of Bi1–x LnxFeO3 (Ln = La, Nd, Eu) multiferroics / I. O. Troyanchuk [et al.] // Phys. Status Solidi B. – 2009. – Vol. 246, N 8. – P. 1901–1907. https://doi.org/10.1002/pssb.200945030

13. Rao, T. D. Enhanced magnetization and improved insulating character in Eu substituted BiFeO3 / T. D. Rao, R. Ranjith, S. Asthana // J. Appl. Phys. – 2014 – Vol. 115, N 12. – Art. 124110. https://doi.org/10.1063/1.4869775

14. Evolution of structure and magnetic properties in EuxBi1−xFeO3 multiferroics obtained under high pressure / I. I. Makoed [et al.] // J. Magn. Magn. Mater. – 2019. – Vol. 489. – Art. 165379. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.165379