原位中子衍射研究多铁性 GaFeO3 高达 1368 K 的相稳定性

我们报告了对多铁性 GaFeO3 在 296 至 1368 K 之间结构行为的详细高温粉末中子衍射研究。随温度变化的中子衍射图样在高达 1368 K 时未显示强度或观测峰的出现/消失有任何显著变化，排除了整个温度范围内存在任何结构相变的可能性。晶格参数和体积表现出正常的热膨胀行为，表明随温度升高不存在任何结构变化。已知 GaFeO3 中磁电耦合和多铁性的起源受 Ga/Fe 原子位点无序的影响。我们的分析表明，这种无序在温度从 296 K 升至 1368 K 时基本保持不变。利用从中子衍射数据 Rietveld 精修获得的结构参数，计算了 Ga1、Ga2、Fe1 和 Fe2 阳离子周围氧多面体的原子间距离和畸变。这些位点周围氧多面体畸变的演化表明，Ga1-O 四面体畸变最小，而 Fe1-O 畸变最大。关于多面体单元畸变的结构特征对于理解极化的微观起源的温度依赖性至关重要。利用简单的离子模型估算了电极化强度，发现其值随温度升高而降低。