[論文レビュー] Insights of Dielectric relaxations in Nd and Mn co-substituted BiFeO3

Chandrakanta Panda, Pawan Kumar+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2015

Multiferroics and related materials参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、NdおよびMn共ドーピングされたBiFeO3における誘電率緩和を調査し、R3cからPbnm対称性への構造的転移を明らかにし、Bi0.95Nd0.05Fe0.95Mn0.05O3が最大の誘電率を示すことを特定した。非デイド・緩和行動と小さな極小子のホッピング伝導が観察され、磁気転移温度と関連する誘電率の異常が確認された。

ABSTRACT

The composition-driven structural transition from the R3c to Pbnm symmetry was observed. Highest dielectric constant was observed for Bi0.95Nd0.05Fe0.95Mn0.05O3. Conductivity can be explained by the small polaron hopping model. The non-Debye type of dielectric relaxation is observed. The dielectric anomaly at the magnetic transition temperature is evident.

研究の動機と目的

• BiFeO3の構造的および誘電的特性に及ぼすNdおよびMn共ドーピングの影響を理解すること。
• 共ドーピング系における誘電率緩和の起源を分析すること。
• 構造的転移と誘電的および磁気的挙動の相関を調査すること。
• 誘電率応答を向上させる最適ドーピング組成を特定すること。

提案手法

• 固体反応法を用いたNdおよびMn共置換BiFeO3セラミックスの合成。
• X線回折を用いた構造的特徴付けにより、R3cからPbnm対称性への相転移の特定。
• 広い周波数および温度範囲での誘電率測定により、緩和挙動の分析。
• 小さな極小子ホッピングモデルを用いた導電度の分析。
• 磁気転移温度との関連における誘電率異常の検討。
• 非デイド緩和に適合するための誘電率緩和データのフィッティングにより、緩和ダイナミクスの評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NdおよびMn共ドーピングは、BiFeO3における構造的対称性にどのように影響するか？
• RQ2 NdおよびMn共置換BiFeO3における誘電率緩和の性質は何か？
• RQ3 観察された導電度の起源は何か？
• RQ4 誘電率応答は磁気転移温度とどのように相関するか？
• RQ5 どのドーピング濃度が最大の誘電率定数を示すか？

主な発見

• NdおよびMn共ドーピングされたBiFeO3において、組成駆動によるR3cからPbnm対称性への転移が観察された。
• 最大の誘電率は、組成Bi0.95Nd0.05Fe0.95Mn0.05O3で記録された。
• 誘電率緩和は非デイド行動を示し、緩和時間の分布を示唆した。
• この系の導電度は、小さな極小子ホッピングモデルによって最も適切に説明された。
• 磁気転移温度において明確な誘電率異常が観察され、誘電的および磁気的性質の結合が示された。
• 最適なNdおよびMn共ドーピングレベルで、誘電率応答が向上しており、マルチフェロイック応用への可能性が示唆された。