Ca和Cr共掺杂双钡铁氧体纳米颗粒中的局部构象调控铁磁性
材料科学
2025-02-07 v1
摘要
表现出室温磁化和极化性的多铁材料在下一代磁电和自旋电子器件中具有巨大的潜力。本文通过在A位和B位同时掺杂钙(Ca)和铬(Cr)来增强双钡铁氧体(BiFeO3, BFO)纳米颗粒的磁性和铁电性。合成了Bi0.97Ca0.03CrxFe1-xO3 (x=0, 0.01, 0.03, 0.05) novel 配方，使用溶胶-凝胶法制备，并在550摄氏度下烧结。XRD图谱的Rietveld精细化分析确认了高相纯度，而SEM分析显示随掺杂浓度增加，颗粒平均尺寸呈下降趋势。 hysteresis图显示随着颗粒尺寸接近自旋旋旋波长（约62 nm），磁性性能得到增强，这破坏了BFO固有的反铁磁有序结构。此外，颗粒中出现的交换偏置与核心-壳结构的形成有关。温度相关磁化研究表明，Ca掺杂后N\'eel温度显著提高。XPS分析确认，Bi0.97Ca0.03FeO3样品具有最高的氧空位浓度，而Fe3+在所有配方中均为主要氧化态。铁电极化循环测量显示，掺杂样品的剩余极化强度得到增强，而泄漏与氧空位及外在微观结构效应有关。
引用
@article{arxiv.2502.04305,
title = {Site-engineered ferromagnetism in Ca and Cr co-substituted Bismuth Ferrite Nanoparticles},
author = {Mehedi Hasan Prince and Abrar Daiyan and Troyee Mitra Aishi and Anika Rahman Riya and Md. Fakhrul Islam and Md. Abdullah Zubair and Takian Fakhrul},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.04305},
year = {2025}
}
备注
Mehedi Hasan Prince, Abrar Daiyan, Troyee Mitra Aishi contributed equally to this work. Paper undergoing review in Ceramics International