Рисунок 1. BiMn при комнатной температуре 3Cr 4O12A-сайт заказал кристаллическую структуру перовскита (космическая группа Im-3) и (б) рентгенограммы синхротронного излучения.
Рисунок 2.BiMn 3Cr 4O12(А) восприимчивость и закон Кюри-Феса, (б) удельная теплоемкость и диэлектрическая постоянная, (в) пироэлектрическая и электрическая поляризация, (г) кривая намагничивания e) пироэлектрическая низкая температура, (f) электрическая поляризация с низкой температурой.
Рисунок 3.BiMn
3Cr
4O
12Гистерезисная петля при разных температурах показывает большую электрическую поляризацию.
Рисунок 4. Магнитная полевая пара BiMn
3Cr
4O
12Регулирование электроосаждения показывает сильный эффект магнитоэлектрической связи.
Рисунок 5.BiMn
3Cr
4O
12Магнитоэлектрическая фазовая диаграмма при разных температурах PM = парамагнитная, PE = параэлектрическая, FE = сегнетоэлектрическая, MF = сегнетоэлектрическая.
Магнитоэлектрический мультиферроический материал относится к разновидностям многофункционального материала, который имеет как магнитный порядок, так и порядок электродов. Используя два вида упорядоченного сосуществования и взаимной связи, можно реализовать регулирование магнитного поля и электрическую поляризацию или изменение электрического магнитного поля. Ожидается, что в качестве перспективного материала для материалов spintronic будут использоваться обширные исследования для информационной памяти следующего поколения, перестраиваемого микроволнового процессора сигналов и сверхчувствительных магнитоэлектрических датчиков и т. Д. В зависимости от происхождения поляризации, Сегнетоэлектрические материалы классифицируются в первый тип мультиферроидов и второй тип мультиферроидов. В первом типе многоферроидных материалов сегнетоэлектрическая поляризация имеет различное происхождение от магнитного порядка, так что хотя поляризация таких материалов может быть Будет относительно большой, но магнитоэлектрическая связь мала. Вторая электрическая поляризация многочастичного материала вызвана специальной симметрией инверсии космической инверсии спина, поэтому эти материалы имеют сильную магнитоэлектрическую связь, Является ли это то, что электрическая поляризация часто слабая, и для практического применения требуется, чтобы материал обладал как большой электрической поляризацией, так и сильным эффектом магнитоэлектрической связи, но эта совместимость трудно существовать в обычных однофазных материалах с несколькими железами. Глядя на однофазные мультиферроик материалов с отличной производительностью обоего актуальных и сложных научных проблем.
Недавно Китайская академия наук Института физики / Лаборатория физики конденсированных сред (Подготовительная) Физическая лаборатория экстремального состояния EX6 исследовательская группа Longyou Wen, используя уникальную технологию высоких температур и давлений, впервые подготовленную с помощью A-bit упорядоченного перовскита Структура BiMn 3Cr 4O12Система, и редко можно обнаружить, что однофазный материал имеет как большую электрическую поляризацию, так и сильный эффект магнитоэлектрической связи.
Предыдущие исследования показали, что в A-сайте, упорядоченном перовските с химической формулой AA'3B4O12, ионы переходных металлов могут одновременно размещаться из-за участков A и B. Поэтому структуру и магнитоэлектрические свойства материала можно контролировать, выбирая подходящие комбинации ионов , Таким образом, индуцируя магнитоэлектричество мультиферроика. Под руководством этой мысли мы разработали новый материал перовскитного материала BiMn на основе A-сайта 3Cr 4O12, И соединение было получено в условиях высокого давления и высокой температуры 8 ГПа и 1100 С. Магнитная восприимчивость, намагниченность, удельная теплоемкость, диэлектрическая постоянная, электрическая поляризация, петля гистерезиса, электронный микроскоп высокого разрешения, синхротронная рентгеновская дифракция И спектры поглощения, нейтронная дифракция и ряд комплексных структурных характеристик и физических свойств, в сочетании с расчетами теории первого принципа, исследователи провели детальное исследование системы. По мере снижения температуры BiMn 3Cr 4O12Сегнетоэлектрический фазовый переход наблюдался при 135 К. Поскольку материал крепления температуры изменения фазы еще не был спин-упорядоченным, фазовый переход сегнетоэлектрика не имеет ничего общего с магнитным порядком, дальнейшее рентгеновское уточнение результатов криогенного синхротронного излучения и теоретические расчеты показывают, что, Bi 3+Электронный эффект ионов одиночной пары ионов отвечает за фазовый переход сегнетоэлектрического материала, после температуры фазового перехода сегнетоэлектрического материала наблюдается значительная петля гистерезиса и приводит к возникновению большой электрической поляризации (больше, чем у классических ферросплавов класса II Материал на два порядка.) Когда температура снижается до 125 К, BiMn 3Cr 4O12Проходя антиферромагнитный фазовый переход, нейтронная дифракция доказала, что антиферромагнитный переход исходит из B-сайта Cr 3+Ионный G-тип дальнего антиферромагнитного порядка и бит А 'Mn 3+Ион еще не сформировал магнитный порядок ниже 125 К, дальний магнитный порядок сосуществует с сегнетоэлектрической поляризацией, но антиферромагнитный порядок не может индуцировать электрическую поляризацию, поэтому материал в первый класс с большим электрическим поляризационным железом Фаза. Когда температура продолжает уменьшаться до 48 К, ионы Mn3 + в А 'также достигают дальнего антиферромагнитного упорядочения G-типа, а ионы Mn3 + при А' 3+Спин-упорядоченная структура ионов вместе приводит к образованию группы поляризованных магнитных точек, которые могут нарушить симметрию инверсии пространства, поэтому антиферромагнитный фазовый переход при 48К индуцирует другой сегнетоэлектрический фазовый переход с сильной магнитоэлектрической связью Возникает эффект, на этот раз в то же время материал представляет второй тип многочастичной фазы. Таким образом, низкотемпературный BiMn 3Cr 4O12Содержит как первый тип многоузловой фазы, так и второй тип многоузловой фазы, так что в этом однофазном многоузловом материале одновременно достигаются большая электрическая поляризация и сильный эффект магнитоэлектрической связи, пробивая два предыдущих эффекта Несравненные узкие места в однофазных материалах способствуют потенциальному использованию многосерийных материалов.
Соответствующие результаты исследований опубликованы в «Усовершенствованных материалах» и были выбраны в качестве «Обложки внутреннего пространства». В рамках исследовательской работы было проведено обширное сотрудничество между отечественными и зарубежными коллегами, теоретические расчеты и сотрудничество профессора Донгсайского университета Донг Шуай, дифракция порошковых нейтронов и доктор национальной лаборатории Ок-Ридж Х. Цао и С. Колдер. Синтез рентгеновской дифракции синхротронного излучения был завершен в сотрудничестве с профессором Ю. Шимакавой из Киотского университета. Электронная микроскопия была завершена в сотрудничестве с профессором М. Азумой из Токийского технологического института. Сунь Янь, исследователь Института физики Академии наук Китая, Ассоциированный исследователь Чай Ишэн провел полезное обсуждение работы.
Исследование получило поддержку Министерства науки и технологий, Национального фонда естественных наук Китая, Китайской академии наук и так далее.
