研究目的
研究尺寸减小对BiFeO3-0.25PbTiO3固溶体结构参数、反铁磁转变温度(TN)和自旋重取向转变的影响。
研究成果
单斜相BF-0.25PT的奈尔转变温度(TN)随粒径减小而升高,这与标度理论相反,原因在于Fe-O-Fe超交换路径的不对称性增强以及Dzyaloshinskii-Moriya相互作用增加。纳米颗粒中自旋重取向转变被抑制??占淙罕蝗啡衔バ盋c,解决了此前的争议。
研究不足
由于低于150纳米时会出现四方相,本研究仅限于该尺寸以下的颗粒。Rietveld精修提供平均结构信息,可能无法捕捉局部短程位移。这种异常的尺寸效应是单斜组分特有的,可能不适用于其他体系。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用溶胶-凝胶法制备不同粒径的BF-0.25PT粉末,随后在不同温度下烧结。利用高分辨率同步辐射X射线衍射(SXRD)、中子粉末衍射(NPD)和磁化强度测量分析结构与磁性能,通过Rietveld精修进行结构解析。
2:25PT粉末,随后在不同温度下烧结。利用高分辨率同步辐射X射线衍射(SXRD)、中子粉末衍射(NPD)和磁化强度测量分析结构与磁性能,通过Rietveld精修进行结构解析。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:合成粒径50纳米至2000纳米的粉末。数据采集自德国DESY的PETRAIII同步辐射X射线衍射仪、瑞士保罗谢勒研究所SINQ的HRPT中子衍射仪,以及Quantum Design MPMS3磁化强度测量仪。
3:实验设备与材料清单:
设备包括场发射枪扫描电子显微镜(卡尔蔡司Supra 40)、同步辐射X射线衍射仪、中子衍射仪和Quantum Design MPMS3磁强计。材料采用Sigma Aldrich公司的硝酸铁、硝酸铅、硝酸铋和异丙醇钛。
4:0)、同步辐射X射线衍射仪、中子衍射仪和Quantum Design MPMS3磁强计。材料采用Sigma Aldrich公司的硝酸铁、硝酸铅、硝酸铋和异丙醇钛。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程包含溶胶-凝胶技术、550°C煅烧、700-1000°C烧结及退火处理。通过SEM和EDX分析粒径与成分,不同温度下进行衍射与磁性能测量。
5:数据分析方法:
使用FULLPROF软件包进行Rietveld精修,分析键长键角,根据磁化强度和中子衍射数据确定反铁磁转变温度TN。
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获取完整内容-
Scanning Electron Microscope
Supra 40
Carl-Zeiss
Used for determining average particle size and microstructure analysis.
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Magnetometer
MPMS3
Quantum Design
Used for temperature-dependent magnetization measurements.
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Synchrotron X-ray Diffractometer
P02.2
PETRAIII, DESY
Used for high-resolution synchrotron x-ray powder diffraction.
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Neutron Diffractometer
HRPT
SINQ, Paul Scherrer Institute
Used for neutron powder diffraction studies.
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Ferric Nitrate
Sigma Aldrich
Ingredient for sol-gel synthesis of BF-0.25PT powders.
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Lead Nitrate
Sigma Aldrich
Ingredient for sol-gel synthesis of BF-0.25PT powders.
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Bismuth Nitrate
Sigma Aldrich
Ingredient for sol-gel synthesis of BF-0.25PT powders.
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Titanium Isopropoxide
Sigma Aldrich
Ingredient for sol-gel synthesis of BF-0.25PT powders.
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