Figura 1. BiMn a temperatura ambiente 3Cr 4O12Estructura de cristal de perovskita ordenada en un sitio (grupo espacial Im-3) y (b) patrones de difracción de rayos X de radiación de sincrotrón.
Figura 2.BiMn 3Cr 4O12(A) la susceptibilidad y su ley de Curie-Fes ajuste, (b) el calor específico y constante dieléctrica, (c) la polarización piroeléctrica y eléctrica, (d) la curva de magnetización (e) baja temperatura piroeléctrica, (f) polarización eléctrica a baja temperatura.
Figura 3.BiMn
3Cr
4O
12El ciclo de histéresis a diferentes temperaturas muestra una gran polarización eléctrica.
Figura 4. Par de campo magnético BiMn
3Cr
4O
12La regulación de la electrodeposición muestra un fuerte efecto de acoplamiento magnetoeléctrico.
Figura 5.BiMn
3Cr
4O
12Diagrama de fase magnetoeléctrico a diferentes temperaturas PM = paramagnético, PE = paraeléctrico, FE = ferroeléctrico, MF = ferroeléctrico.
Multi-hierro material magnético refiere a una clase de material multi-funcional que tiene tanto ordenamiento magnético del electrodo en orden, usando dos coexistencia ordenada y acoplamiento mutuo, el campo magnético puede conseguir la regulación del electrodo o cambiar las propiedades del campo magnético. Multiferroico como sistemas de materiales que tienen materiales espintrónica importante prometedor sido ampliamente estudiados, que se espera para la memoria de información de próxima generación, el procesador sintonizable microondas señal, sensores de ultra-sensible magnéticos. dependiendo del origen del electrodo, puede ser el material se divide en una primera pluralidad de hierro múltiples a base de hierro y de múltiples segunda base de hierro. en el material multi-hierro primer tipo, la polarización ferroeléctrico y ordenamiento magnético de diferentes orígenes, aunque dichos materiales y por lo tanto la fuerza del electrodo puede será relativamente grande, pero un pequeño electrodo de acoplamiento magnético del segundo tipo de material multi-hierro está interrumpida por una configuración de giro especial causada por simetría espacio inversión, y por lo tanto estos materiales tienen un acoplamiento magnético fuerte, por desgracia Es que la polarización eléctrica es a menudo débil, y la aplicación práctica requiere que el material tenga una gran polarización eléctrica y un fuerte efecto de acoplamiento magnetoeléctrico, pero esta compatibilidad es difícil de existir en los materiales convencionales multihélice monofásicos. En busca de materiales multiferroicos monofásicos con el excelente comportamiento tanto de los problemas científicos urgentes y desafiantes.
Recientemente, el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China / Laboratorio Nacional de Beijing materia condensada (fichas) Laboratorio extrema condiciones físicas del equipo EX6 de los investigadores del equipo de investigación a largo wen, la primera vez que la preparación de alta temperatura y presión utilizando una tecnología única tiene la A-sitio ordenó perovskita Estructura del BiMn 3Cr 4O12Sistema, y es raro encontrar que el material monofásico tiene una gran polarización eléctrica y un fuerte efecto de acoplamiento magnetoeléctrico.
Estudios previos mostraron que la A-sitio ordenó perovskita de la fórmula AA'3B4O12, porque A 'y el bit bit B acomodar los iones de metales de transición, y por lo tanto se puede regular la estructura y propiedades magnéticas de los materiales mediante la selección de una combinación adecuada de ion , induciendo con ello multiferroico magnética., bajo la dirección de esta idea, los investigadores diseñaron un nuevo un sitio ordenó materiales perovskita BiMn 3Cr 4O12, Y la primera para obtener el compuesto a una alta presión y temperatura y 1100c condiciones experimentales 8GPa Por susceptibilidad, magnetización, el calor específico, constante dieléctrica, la polarización eléctrica, ciclo de histéresis, la microscopía electrónica de alta resolución, de sincrotrón de radiación de difracción de rayos X y los espectros de absorción, y una serie de caracterización de la estructura de difracción de neutrones integrados y ensayos físicos, y el cálculo de primeros principios imponer ninguna teoría, los investigadores llevaron a cabo un estudio detallado del sistema. al disminuir la temperatura, en BiMn 3Cr 4O12135K experimentado en una temperatura de transición de fase ferroeléctrico del cambio de fase debido a la unión de material no ha sido formado giro ordenado, de modo que la transición de fase ferroeléctrico independientemente del orden magnético, otros de baja temperatura resultados de refinamiento radiación sincrotrón de rayos X y cálculos teóricos muestran que, Bi 3+efecto de electrones de iones Solitary es la causa de la transición de fase ferroeléctrico. La temperatura de transición de fase ferroeléctrico puede observar un bucle de histéresis significativa, y plomo (que la intensidad de polarización clásica segundo tipo multiferroico grande El material es de dos órdenes de magnitud). Cuando la temperatura se reduce a 125 K, BiMn 3Cr 4O12Sometida a una transición de fase antiferromagnética, la difracción de neutrones demostró que la transición antiferromagnética se origina en el sitio B Cr 3+Orden antiferromagnética de largo alcance de tipo G iónico, y un bit de Mn 3+Ion no formaron ordenamiento magnético. En 125K o menos, de largo alcance orden magnético y la coexistencia del electrodo de hierro, pero el electrodo no se inducen cambio de fase orden antiferromagnético, y por lo tanto el material en una primera categoría que tiene una gran pluralidad de hierro de la fuerza del electrodo 'se consiguen también Mn3 + iones sitios G- largo alcance de pedido antiferromagnético, y la una' fase cuando la temperatura sigue disminuyendo a 48K, un sitio y B-sitio de iones Mn3 + Cr 3+Spin ordenado resultados de la estructura en la formación con la composición del grupo de punto magnético polarizado de iones, pueden romper la simetría espacio inversión. Por lo tanto, cuando la transición de fase anti-ferromagnético inducida 48K otra transición de fase ferroeléctrico acompañado por un acoplamiento magnético fuerte efecto se produce, en cuyo caso el material mientras que exhiben un segundo de múltiples fases a base de hierro. por lo tanto, baja temperatura BiMn 3Cr 4O12Incluye tanto un primer tipo y que comprende una segunda pluralidad de hierro para múltiples fases a base de hierro, de modo que una gran polarización eléctrica y fuerte efecto de acoplamiento magnético logrado simultáneamente en este material multi-hierro de una sola fase, rompiendo los dos efectos anteriores Los cuellos de botella incomparables en materiales monofásicos están impulsando el uso potencial de materiales multiferroicos.
Los resultados de investigación publicados en Materiales Avanzados, y fue elegido el interior de la cubierta. El trabajo de investigación ha sido amplia cooperación con sus homólogos nacionales y extranjeros, los cálculos teóricos y la colaboración Universidad del Sureste profesor Dong Shuai, difracción de neutrones en polvo y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, el Dr. H. Cao, la colaboración S. Calder, difracción de rayos X radiación sincrotrón y la Universidad de Kyoto profesor Y. Shimakawa investigación de colaboración en grupo, y en Tokio la microscopía electrónica del Instituto de investigación de Tecnología de profesor M. Azuma la colaboración del grupo de estudio, investigador del Instituto de Física CAS, Sun Yang, El investigador asociado Chai Yisheng sostuvo una discusión útil sobre el trabajo.
El trabajo de investigación ha sido apoyado por el Ministerio de Ciencia, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Academia China de Ciencias.
