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Inducing ferromagnetism and magnetoelectric coupling in the ferroelectric alloy system BiFeO3–PbTiO3 via additives

材料科学 多铁性 铁电性 铁磁性 铁磁性 铁磁材料性能 尖晶石 居里温度 陶瓷 铁氧体(磁铁) 相(物质) 铋铁氧体 合金 压电 磁化 烧结 凝聚态物理 复合材料 冶金 光电子学 电介质 化学 磁场 物理 有机化学 量子力学
作者
Sujoy Saha,R. P. Singh,Ashish Rout,Aditya Mishra,Amanat Ali,Himalay Basumatary,Rajeev Ranjan
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:133 (6) 被引量:14
标识
DOI:10.1063/5.0133733
摘要

There is a growing interest in BiFeO3-based alloys because of the possibility it offers for developing high-temperature high-performance piezoelectric materials and for their interesting multiferroic properties. Often such ceramics are synthesized with additives either to reduce/suppress leakage current that the system inherits from the parent compound BiFeO3 or to promote sintering via formation of the liquid phase. We demonstrate here the propensity for stabilizing ferromagnetism in the ferroelectric solid solution BiFeO3–PbTiO3 (BF–PT) when synthesized with additive MnO2. Detailed investigation revealed that the ferromagnetic property of the ceramic is extrinsic and caused by the additive enabled precipitation of trace amount of the ferrimagnetic Pb-hexaferrite phase, not easily detected in conventional x-ray diffraction measurements. We also show that the ferromagnetic property is induced in Co-modified BF–PT. However, in this case, the additive stabilizes the CoFe2O4 spinel ferrite phase. While our findings offer a strategy to develop particulate magnetoelectric multiferroic composites using additive assisted precipitation of the ferrimagnetic phase(s) in BiFeO3-based ferroelectric alloys, it also helps in better understanding of the electromechanical response in BFO-based alloys.
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