微应变导致的对 Néel 1/d 行为的偏离：Bi1-xCaxFe1-yTiyO3-delta 纳米颗粒的尺寸依赖磁化
材料科学
2017-03-22 v1
摘要
已知反铁磁纳米颗粒的磁化强度通常根据 Néel 模型与其直径 (d) 成反比关系。在此，我们报道了在 Ca 和 Ti 掺杂的 BiFeO3 纳米颗粒中，这种常规的线性 1/d 依赖关系出现的偏离，该偏离受微应变的显著影响。我们分析了微应变控制的 Bi1-xCaxFe1-yTiyO3-delta (y = 0 且 x = y) 纳米颗粒在 18 nm 至 200 nm 尺寸范围内的磁性质随尺寸的变化。确立了掺杂浓度 (x 或 y)、退火温度 (T)、微应变 (epsilon) 和颗粒尺寸 (d) 之间的复杂相互依赖关系。X 射线衍射研究表明微应变与倒数颗粒尺寸 1/d nm-1 呈线性变化（即 epsilon.d = 16.5 nm.%）。在临界尺寸 dc ~ 35 nm 以下，饱和磁化强度快速增加，表现出 (1/d)^alpha (alpha ~ 2.6) 的依赖关系，这归因于微应变的影响。我们提出了一个经验公式 M 正比于 (1/d)epsilon^beta (beta ~ 1.6)，以突出尺寸和微应变对掺杂系统总磁化强度的贡献。因此，在纳米颗粒中观察到的磁化强度是表面终止自旋摆线与给定尺寸下反向作用的微应变相互竞争的磁贡献的结果。在具有最佳尺寸和掺杂浓度的放电等离子烧结颗粒中观察到了约 9.5% 的大磁介电响应，揭示了磁序参量与铁电序参量之间的强关联。
引用
@article{arxiv.1703.07190,
title = {Microstrain induced deviation from N\'eel's 1/d behaviour: Size-dependent magnetization in Bi1-xCaxFe1-yTiyO3-delta nanoparticles},
author = {Pavana S. V. Mocherla and M. B. Sahana and Ehab Abdelhamid and Debarati Hajra and B. Nadgorny and R. Naik and R. Gopalan and M. S. Ramachandra Rao and B. R. K. Nanda and C. Sudakar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.07190},
year = {2017}
}
备注
44 pages, 15 figures