Interested Article - Феррит висмута

Феррит висмута ( BiFeO 3 , также известен как BFO в научной литературе) — это неорганическое соединение со структурой перовскита и один из перспективных мультиферроиков . При комнатной температуре BiFeO 3 принадлежит пространственной группе . Он синтезируется в объёмной или тонкопленочной форме, каждая из которых имеет антиферромагнитную (упорядочение G-типа) температуру точки Нееля и сегнетоэлектрическую [ что? ] температуру точки Кюри . Сегнетоэлектрическая поляризация достигает значений 90-95 мкКл/см 2 и происходит вдоль псевдокубического направления .

Способы получения

Феррит висмута в природе не встречается. Синтезируется разными методами:

Классический способ

При классическом способе синтеза оксид висмута (Bi 2 O 3 ) и оксид железа (Fe 2 O 3 ) в соотношении 1:1 смешиваются в ступке или шаровой мельнице и затем обжигаются при высокой температуре. Летучесть висмута и относительная стабильность фаз Bi 25 FeO 39 (силленит) и Bi 2 Fe 4 O 9 (муллит) снижают чистоту и нарушают стехиометрию [ что? ] получаемых материалов. Обжиг обычно проводят при температурах 800—880 °C с выдержкой при максимальной температуре 5-60 минут с последующим быстрым охлаждением. Избыток Bi 2 O 3 позволяет компенсировать летучесть висмута и предотвратить образование Bi 2 Fe 4 O 9 .

Рост одиночного кристалла

Феррит висмута плавится инконгруэнтно , но он может быть выращен из расплава, богатого оксидом висмута (например, смесь 4:1:1 Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Bi 2 O 3 при приблизительно 750—800 °C). Высокое качество одиночных кристаллов активно использовалось для изучения свойств феррита висмута.

Химические способы

Для получения чистой фазы BiFeO 3 используются пути химического синтеза на основе золь-гель [ что? ] технологии, модифицированный метод Печини и гидротермальный синтез. Преимуществом химических способов является гомогенность исходных смесей (прекурсоров) и уменьшенная потеря висмута из-за гораздо более низких температур. В золь-гель технологии аморфную массу прокаливают при 300—600 °C для удаления органических остатков и для содействия кристаллизации фазы перовскита BiFeO 3 . Недостатком является то, что полученный порошок должен спекаться при высокой температуре, чтобы получить плотный поликристалл.

Тонкие плёнки

Импульсное лазерное осаждение ( PLD ) является очень распространённым путём для получения эпитаксиальных плёнок BiFeO 3 , и обычно используются подложки SrTiO3 с электродами SrRuO3. Напыление, осаждение металлорганических соединений из газовой фазы (MOCVD), атомно-слоевое осаждение (ALD) и химическое осаждение растворов также являются методами получения эпитаксиальных тонких плёнок феррита висмута. Помимо магнитных и электрических свойств феррит висмута также обладает фотоэлектрическими свойствами, который известен как фотовольтаический сегнетоэлектрический эффект (FPV).

Применение

Будучи мультиферроиком при комнатной температуре и благодаря фотоэлектрическим свойствам, феррит висмута имеет несколько применений в области магнетизма, спинтроники и фотоэлектричества.

При эффекте FPV в сегнетоэлектрическом материале при освещении создаётся фототок, направление которого зависит от сегнетоэлектрической поляризации этого материала. Таким образом, эффект FPV имеет многообещающий потенциал в качестве альтернативы обычным фотогальваническим устройствам. Но основным препятствием является то, что в сегнетоэлектрических материалах, таких как LiNbO3, возникает очень небольшой фототок, что обусловлено его большой шириной запрещённой зоны и низкой проводимостью. В этом направлении феррит висмута показал большой потенциал, поскольку в этом материале при освещении наблюдается большой фототок. В большинстве работ, в которых используют феррит висмута в качестве фотовольтаического материала, сообщают про его тонкопленочную форму, но в нескольких докладах исследователи сформировали двухслойную структуру с другими материалами, такими как полимеры, графен и другие полупроводники. В докладе p-i-n гетеропереход был сформирован с наночастицами феррита висмута вместе с двумя несущими носителями на основе оксидов. Несмотря на такие усилия, эффективность преобразования энергии, полученная из феррита висмута, все ещё очень низкая [ источник не указан 2185 дней ] .

Примечания

  1. Wang, J.; Neaton, B.; Zheng, H.; Nagarajan, V.; Ogale, S. B.; Liu, B.; Viehland, D.; Vaithyanathan, V.; Schlom, D. G.; Waghmare, U. V.; Spaldin, N. A.; Rabe, K. M.; Wuttig, M.; Ramesh, R. Epitaxial BiFeO3 Multiferroic Thin Film Heterostructures (англ.) // Science : journal. — 2003. — 14 March ( vol. 299 , no. 5613 ). — P. 1719—1722 . — doi : . — Bibcode : . — .
  2. Catalan, Gustau; Scott, James F. (англ.) // (англ.) : journal. — 2009. — 26 June ( vol. 21 , no. 24 ). — P. 2463—2485 . — doi : . 3 января 2011 года.
  3. Kiselev, S. V.; Ozerov, R. P.; Zhdanov, G. S. Detection of magnetic order in ferroelectric BiFeO3 by neutron diffraction (англ.) // Soviet Physics - Doklady : journal. — 1963. — February ( vol. 7 , no. 8 ). — P. 742—744 . — Bibcode : .
Источник —

Same as Феррит висмута