Figura 1. BiMn à temperatura ambiente 3Cr 4O12Estrutura de cristal de perovskite ordenada por um site (grupo espacial Im-3), e (b) padrões de difração de raios-X de radiação sincrotron.
Figura 2.BiMn 3Cr 4O12(A) a susceptibilidade e a sua lei de Curie-Fes, (b) a constante de calor e dielétrico específico; (c) a polarização piroelétrica e elétrica; (d) a curva de magnetização ; (e) baixa temperatura piroelétrica; (f) polarização elétrica de baixa temperatura.
Figura 3.BiMn
3Cr
4O
12Os laços de histerese em diferentes temperaturas mostram uma grande polarização de eletrodos.
Figura 4. BiMn de campo magnético BiMn
3Cr
4O
12A regulação da eletrodeposição mostra um forte efeito de acoplamento magneto-elétrico.
Figura 5.BiMn
3Cr
4O
12Diagrama de fase magnetoelétrica a diferentes temperaturas PM = paramagnético, PE = paraelétrico, FE = ferroelétrico, MF = ferroelétrico.
O material multiferroico magnetoelétrico refere-se a um tipo de material multifuncional que possui ordenação magnética e pedido de eletrodos. Ao utilizar dois tipos de coexistência ordenada e acoplamento mútuo, é possível realizar regulação de campo magnético e polarização elétrica ou mudança de campo magnético elétrico. Como um material promissor para materiais spintronic, espera-se que uma pesquisa extensiva seja usada para memória de informação de próxima geração, processador de sinal de microondas ajustável e sensores magnetoelétricos ultra-sensíveis, etc. Dependendo da origem da polarização, Os materiais ferroelétricos são classificados no primeiro tipo de multiferroides e o segundo tipo de multiferroides. No primeiro tipo de materiais multiferroicos, a polarização ferroelétrica tem origens diferentes da ordem magnética, de modo que, embora a polarização de tais materiais possa ser Será relativamente grande, mas o acoplamento magneto-elétrico é pequeno. O segundo tipo de polarização elétrica do material multi-ferro é causado pela simetria especial de inversão do espaço de ruptura da estrutura de rotação, de modo que esses materiais possuem forte acoplamento magnetoelétrico, É que a polarização elétrica é muitas vezes fraca, e a aplicação prática exige que o material tenha polarização elétrica grande e forte efeito de acoplamento magneto-elétrico, mas essa compatibilidade é difícil de existir nos materiais convencionais de monofásico multi-ferro. Procurando por materiais multiferróicos monofásicos com o excelente desempenho de ambos os problemas científicos urgentes e desafiadoras.
Recentemente, o Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências / Pequim Laboratório Nacional de Física da Matéria Condensada (fichas) Laboratório de extrema condições físicas equipa EX6 de pesquisadores da equipe de investigação a longo-wen, a primeira vez a preparação de alta temperatura e pressão usando uma tecnologia única tem o Um local ordenada perovskita Estrutura do BiMn 3Cr 4O12Sistema, e é raro encontrar que o material monofásico possui polarização elétrica grande e forte acoplamento magneto-elétrico.
Estudos anteriores mostraram que o A-local ordenada perovskita de fórmula AA'3B4O12, porque A 'e B pouco pouco acomodar os iões de metais de transição, e, portanto, podem ser regulados de estrutura e propriedades magnéticas dos materiais, seleccionando uma combinação apropriada de ião Assim, induzindo a magnetoelectricidade do multiferroico. Com a orientação deste trem de pensamento, os pesquisadores criaram um novo material de perovskite ordenado pelo site BiMn 3Cr 4O12, E o primeiro para se obter o composto a uma alta pressão e temperatura e 1100C condições experimentais 8GPa por susceptibilidade, magnetização, calor específico, constante dieléctrica, polarização eléctrica, ciclo de histerese, microscopia de electrões de alta resolução, sincrotrão radiação de difracção de raios-X e espectros de absorção, e uma série de caracterização estrutura de difracção de neutrões integrada e testes físicos, e o cálculo de primeiros princípios limitado pela teoria, os investigadores realizaram um estudo detalhado do sistema. medida que a temperatura diminui, em BiMn 3Cr 4O12135K experimentado em uma temperatura de transição de fase ferroeltrico da mudança de fase devido a ligação rotação ordenada material não foi formada, de modo que a transição de fase ferroeléctrica independentemente da ordem magnética, mais baixa temperatura resultados de refinamento de radiação sincrotrónica de raios X e os cálculos teóricos mostram que, Bi 3+efeito de electrões solitários iões é a causa da transição de fase ferroeltrico. A temperatura de transição de fase ferroeléctrica pode ser observado um ciclo de histerese significante, e chumbo (do que o segundo tipo multiferróico grande intensidade de polarização clássica O material é de duas ordens de grandeza.) Quando a temperatura é reduzida para 125K, BiMn 3Cr 4O12Passando por uma transição de fase antiferromagnética, a difração de neutrons provou que a transição antiferromagnética se origina no local B 3+Ordem antiferromagnética de longo alcance I de tipo G e A 'bit of Mn 3+Ion ainda não formou ordem magnética abaixo de 125K, a ordem magnética de longo alcance coexiste com a polarização ferroelétrica, mas a ordem antiferromagnética não pode induzir polarização elétrica, de modo que o material na primeira classe com grande ferro elétrico de polarização Fase. Quando a temperatura continua a diminuir para 48K, os iões Mn3 + em A 'também conseguem o pedido antiferromagnético de longo alcance de tipo G e os íons Mn3 + em A' 3+A estrutura ordenada por rotação dos íons em conjunto leva à formação de um grupo de pontos magnéticos polarizados, que podem romper a simetria da inversão espacial, de modo que a transição de fase antiferromagnética a 48K induz uma transição de fase ferroelétrica com forte acoplamento magnetoelétrico O efeito ocorre, desta vez ao mesmo tempo, o material apresenta um segundo tipo de fase de ferro múltiplo. Assim, a baixa temperatura do BiMn 3Cr 4O12Contém o primeiro tipo de fase de ferro múltiplo e o segundo tipo de fase de ferro múltiplo, de modo que a grande polarização elétrica e forte efeito de acoplamento magneto-elétrico são alcançados simultaneamente neste material de ferro múltiplo monofásico, rompendo os dois efeitos anteriores Os estrangulamentos incomparáveis em materiais monofásicos estão gerando o uso potencial de materiais multiferroicos.
O trabalho de pesquisa tem sido uma ampla cooperação entre homólogos nacionais e estrangeiros, os cálculos teóricos e a cooperação Dong Shuai da Universidade de Dongsai, a difração de neutrões de pó e o médico de laboratório nacional Oak Ridge dos Estados Unidos. H. Cao e S. Calder. A difração de raios X de radiação sincrotrónica foi concluída em colaboração com o professor Y. Shimakawa, da Universidade de Kyoto. A microscopia eletrônica foi concluída em colaboração com o professor M. Azuma, do Instituto de Tecnologia de Tóquio. Sun Yang, pesquisador do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências, O pesquisador associado Chai Yisheng realizou uma discussão útil sobre o trabalho.
A pesquisa ganhou o apoio do Ministério da Ciência e Tecnologia, da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, da Academia Chinesa de Ciências e assim por diante.
