Магнитный момент в BiFeO3, легированном Ca и Nb

Н. В. Геращенко, А. А. Камынин, С. А. Гриднев

Кафедра физики твёрдого тела

Феррит висмута BiFeO₃ (BF) является многообещающим мультиферроиком. Однако, наличие в BF пространственно спин-модулированной структуры (спиновой циклоиды) [1], приводит к нулевому объемному магнитному моменту. Одним из способов частично подавить или разрушить данное спиновое упорядочение в BF является получение твердых растворов на основе BiFeO₃. Поэтому целью данной работы было изучение магнитного отклика в твердом растворе xBiFeO₃-(1-x)CaFe_0,5Nb_0,5O₃ при x=0; 0,05; 0,1_. Из представленной на рис. 1 зависимости намагниченности от внешнего магнитного поля видно, что легирование Ca и Nb приводит к появлению нелинейности, обусловливающее слабое ферромагнитное поведение, т.е. к появлению относительно небольшого объемного магнитного момента. Как известно [2], появление магнитного отклика в легированном BF, напрямую сопряжено с возникновением структурных искажений, т.е. с изменением симметрии. В попытках определить структурные изменения, были выполнены измерения внутреннего трения в данных образцах, представленные на рис. 2. Видно, что имеет место структурный фазовый переход, температура которого увеличивается от ~175 ⁰С до ~200 ⁰С с ростом х. Интересным обстоятельством являлось наличие данного перехода и в чистом BF при температуре 125 ⁰С, хотя, как известно, BiFeO₃ обладает более высокими температурами антиферромагнитного и сегнетоэлектрического переходов (T_N=370 ⁰C, T_C=810 ⁰С) [3]. По-видимому, понижение температуры T_N связано с тем, что, как видно из рентгеноструктурного анализа, полученные образцы обладают ~79% основной R3c фазы. Для объяснения связи появления магнитного отклика с данными структурными особенностями необходимы дальнейшие исследования.

Рис. 1. Петли магнитного гистерезиса, при разных x	Рис. 2. Концентрационная зависимость температуры фазового перехода для внутреннего трения Q-1 и модуля сдвига G. На врезке температурные зависимости G и Q-1

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 13-02-00663).

Литература

1. Sosnowska I., Zvezdin A. K. // J. of Magn. Magn. Mater. 1995. V. 140-144. P. 167-168.

2. Zhang S.-T., Zhang Y.,Lu M.-H., Du C.-L., Chen Y.-F., Liu Z.-G., Zhu Y.-Y., Ming N.-B. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. P. 162901-162903

3. Пятаков А. П., Звездин А. К. // УФН. 2012. Т. 182. С. 593-620.

УДК 537.633.9

Доменный механизм диэлектрических потерь в германате свинца

С.А. Гриднев, А. А. Камынин, Л.В. Канивец, аспирант

Кафедра физики твердого тела

Целью данной работы было изучение механизма диэлектрических потерь в монокристалле (Pb_0,992Ba_0,008)₅Ge₃O₁₁. Диэлектрические исследования проводились в образце в форме тонкой пластины размером 2,19×4,99×1,67 мм³_, вырезанной перпендикулярно полярной оси, с помощью емкостного моста.

Проведены измерения температурных зависимостей диэлектрической проницаемости  и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ при разной величине измерительного переменного электрического поля E_~ (от 18 В∙см^-1 до 500 В∙см^-1) на частоте 3 кГц.

Рис. 1. Температурные зависимости tg δ и ε при напряженности 18 В/см	Рис. 2. Температурные зависимости tg δ при разной напряженности измерительного поля E~, В/см: 1- 360; 2 – 210; 3 – 90; 4 – 18 В/см. На вставке показана полевая зависимость tg δ при Т =163,5 С.

Установлено, что пик на зависимости (T) при температуре Т = 164 °С соответствует сегнетоэлектрическому фазовому переходу второго рода (рис.1) [1]. Температура пика на зависимости tgδ(T) (рис. 1) немного смещена в область более низких температур. Поэтому предполагается, что потери в исследуемом материале связаны с доменной структурой. На полевых зависимостях tgδ видно, что есть некоторое пороговое поле при котором начинается резкий рост потерь (рис. 2). Для объяснения полученных результатов использовался подход [2].

, (1)

Оценка силы взаимодействия стенки с дефектом дает, величину f_i порядка 1∙10^-13 Н.

Работа выполнена при финансовой поддержке по гранту РФФИ № 13-02-97506 - р_центр_а.

Литература

1. Струков Б.А., // Известия Академии наук СССР. 1977. Т. 41. № 4. С. 692.

2. Гриднев С.А., // ФТТ. 1986. Т.28. №7. С. 2009-2014.

УДК 678