Figure 1. BiMn à température ambiante 3Cr 4O12La structure cristalline de la perovskite ordonnée sur un site (groupe spatial Im-3) et (b) les diagrammes de diffraction des rayons X par rayonnement synchrotron.
Figure 2.BiMn 3Cr 4O12. Une série de résultats d'essais magnétiques (A) et ses Curie de sensibilité - Raccord droit Weiss, (b) la chaleur spécifique de la constante diélectrique, (c) l'intensité de la polarisation pyroélectrique; (d) la courbe de magnétisation (e) basse température pyroélectrique, (f) polarisation électrique à basse température.
Figure 3.BiMn
3Cr
4O
12La boucle d'hystérésis à différentes températures montre une grande polarisation électrique.
Figure 4. Paire de champs magnétiques BiMn
3Cr
4O
12La régulation de l'électrodéposition montre un fort effet de couplage magnéto-électrique.
Figure 5.BiMn
3Cr
4O
12Diagramme de phase magnétoélectrique à différentes températures PM = paramagnétique, PE = paraélectrique, FE = ferroélectrique, MF = ferroélectrique.
matériau magnétique multi-fer se réfère à une classe de matériau multi-fonctionnel ayant à la fois la commande magnétique de l'électrode dans l'ordre, en utilisant deux coexistence ordonnée et le couplage mutuel, le champ magnétique peut obtenir une régulation de l'électrode ou de modifier les propriétés du champ magnétique. multiferroïques en tant que systèmes de matériaux ayant spintronique des matériaux importants prometteurs été largement étudiée, est prévue pour la mémoire d'informations de nouvelle génération, le processeur de signaux micro-ondes accordable, des capteurs magnétiques ultra-sensible. en fonction de l'origine de l'électrode, peut être la matière est divisée en une première pluralité de fer multiples à base de fer et de plusieurs secondes à base de fer. dans le premier type matériau multi-fer, la polarisation ferroélectrique et la commande magnétique de différentes origines, bien que ces matériaux et par conséquent la force de l'électrode peut il sera relativement importante, mais une petite électrode de couplage magnétique du second type de matériau multi-fer est rompu par une configuration particulière de rotation provoquée par la symétrie d'inversion de l'espace, et par conséquent, ces matériaux ont un couplage magnétique puissant, malheureusement , l'électrode est souvent faible intensité réelles applications nécessitent des matériaux ont également une grande électrode et une forte intensité effet de couplage magnétique, mais la présence de cette compatibilité est difficile dans la seule phase classique matériau multicellulaire en fer. par Vous cherchez des matériaux multiferroïques monophasés avec l'excellente performance des problèmes scientifiques urgents et difficiles.
Récemment, l'Institut de physique, Académie chinoise des sciences / Beijing Laboratoire national de matière condensée (puces) Laboratoire des conditions physiques extrêmes équipe EX6 des chercheurs de l'équipe de recherche à long wen, la première fois la préparation de haute température et de pression en utilisant une technologie unique a le site A commandé perovskite Structure du BiMn 3Cr 4O12Système, et a constaté que le matériau rare à une seule phase avec une grande polarisation électrique et l'effet de couplage magnétique.
Des études antérieures ont montré que le site A ordonné perovskite de formule AA'3B4O12, parce que A « et B bit binaire loger les ions de métaux de transition, et peut donc être la structure régulée et des propriétés magnétiques des matériaux en sélectionnant une combinaison appropriée d'ion , induisant ainsi multiferroïques magnétique. sous la direction de cette idée, les chercheurs ont conçu un nouveau un site commandé du matériel perovskite BiMn 3Cr 4O12Et le premier pour obtenir le composé à une pression élevée et de température et 1100C conditions expérimentales 8GPa par susceptibilité, l'aimantation, la chaleur spécifique, la constante diélectrique, la polarisation électrique, boucle d'hystérésis, la microscopie électronique à haute résolution, le rayonnement synchrotron diffraction des rayons X et par le spectre d'absorption, et une série de caractérisation de la structure de diffraction de neutrons intégré et essais physiques, et le calcul premiers principes liés par la théorie, les chercheurs ont réalisé une étude détaillée du système. mesure que la température diminue, dans BiMn 3Cr 4O12135K expérimenté dans une température de transition de phase ferroélectrique de la variation de phase due aux effets fixation matériel commandé n'a pas été formée, de sorte que la transition de phase ferroélectrique indépendamment de l'ordre magnétique, une autre à basse température les résultats de la décomposition de rayonnement synchrotron de rayons X et des calculs théoriques montrent que, Bi 3+effet cellulaire d'électrons d'ions est la cause de la transition de phase ferroélectrique. La température de transition de phase ferroélectrique peut observer une boucle d'hystérésis significative, et le plomb (que le second type classique multiferroïques grande intensité de polarisation Le matériel est deux ordres de grandeur.) Quand la température est réduite à 125K, BiMn 3Cr 4O12A connu une transition de phase antiferromagnétique, la diffraction de neutrons a prouvé que la transition à partir du site Cr antiferromagnétique B 3+ion type antiferromagnétique d'ordre à longue distance G-, alors qu'un des bits » Mn 3+Ion pas formée commande magnétique. Dans 125K ou moins, à longue distance afin magnétique et la coexistence de l'électrode de fer, mais l'électrode est induit pas un changement de phase de l'ordre antiferromagnétique, et donc le matériau dans une première catégorie ayant une grande pluralité de fer de la force d'électrode phase lorsque la température continue à diminuer à 48K, une « commande Mn3 + des sites ioniques sont également atteints à longue portée G- antiferromagnétique, et l'a » ions emplacement et de site B Mn3 + Cr 3+Spin Résultats de structure ordonnée dans la formation de la composition du groupe de points magnétique polarisé d'ions, peuvent rompre la symétrie d'inversion de l'espace. Ainsi, lors de la transition de phase anti-ferromagnétique induite 48K autre de transition de phase ferroélectrique accompagnée d'un fort couplage magnétique Effet se produit, cette fois en même temps que le matériau présente le deuxième type de phase multi-fer.Ainsi, le BiMn à basse température 3Cr 4O12Comprend à la fois un premier type et comprenant une seconde pluralité de fer à plusieurs phases à base de fer, de sorte qu'une grande polarisation électrique et fort effet de couplage magnétique réalisé en même temps dans cette phase unique matériau multi-fer, brisant les deux effets précédents Des goulots d'étranglement incomparables dans les matériaux monophasés conduisent à l'utilisation potentielle de matériaux multiferroïques.
Les résultats de recherche publiés dans Advanced Materials, et a été élu à l'intérieur couverture. Les travaux de recherche a été une vaste coopération avec leurs homologues nationaux et étrangers, les calculs théoriques et de l'Université du Sud-Est Professeur Dong Shuai collaboration, la diffraction des neutrons en poudre et Oak Ridge National Laboratory, le Dr H. Cao, S. Calder collaboration, le rayonnement synchrotron diffraction des rayons X et la collaboration de groupe de recherche de l'Université de Kyoto professeur Y. Shimakawa et Tokyo microscopie électronique Institut de recherche du professeur de technologie M. Azuma collaboration de groupe d'étude, chercheur à l'Institut CAS de physique, Sun Yang, Le chercheur associé Chai Yisheng a tenu une discussion utile sur le travail.
La recherche a reçu le soutien du ministère des Sciences et de la Technologie, de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, de l'Académie chinoise des sciences et ainsi de suite.
