Tính chất quang - từ của vật liệu BatiO3 pha tạp Fe tại vùng biên pha cấu trúc
Magnetic and optical properties of Fe - doped BatiO3 materials at the structural phase boundary
Nguyễn Thị Ngọc Mai, Nguyễn Chí Huy, Lại Thị Hải Hậu, Nguyễn Văn Đăng
Tóm tắt
Vật liệu đa pha điện từ BaTi1-xFexO3 (0,0 ≤ x ≤ 0,18) được chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn. Sự chuyển pha cấu trúc và tính chất quang - từ của vật liệu đã được khảo sát chi tiết. Kết quả cho thấy, khi Fe thay thế cho Ti, cấu trúc của vật liệu chuyển từ tứ giác (P4mm) sang lục giác (P63/mmc). Sự xuất hiện của các mức tạp chất Fe kết hợp với các mức tạp do sự khuyết thiếu ôxy, sai hỏng mạng tạo nên sự chồng chập, mở rộng dải hấp thụ và làm dịch bờ hấp thụ về phía bước sóng dài. Chúng tôi cũng chỉ ra rằng, các ion Fe3+ và Fe4+ đã thay thế cho ion Ti4+ trong cấu trúc tứ giác và lục giác của vật liệu BaTiO3. Chúng tôi cho rằng, tính chất sắt từ của vật liệu BaTi1-xFexO3 có nguồn gốc từ những sai hỏng mạng và tương tác trao đổi giữa các ion Fe3+ và Fe4+.
Từ khóa: Fe-BaTiO3, vật liệu đa pha điện từ, hấp thụ, huỳnh quang, tính chất quang-từ
ABSTRACT
Multiferroic BaTi1-xFexO3 (0,0 ≤ x ≤ 0,18) materials were synthesized by the solid-state reaction method. The influence of Fe substitution for Ti on the crystalline structure and opto-magnetic property of BaTi1-xFexO3 samples was investigated. The results revealed that, the structure of the material sensitively depended on Fe dopant content, x, and transformed gradually from the tetragonal (P4mm) phase to the hexagonal (P63/mmc). The presence of Fe impurity levels combined with the complex levels due to lack of oxygen defects and lattice defects created overlapping lattice, expanded the absorption band and provided the absorption edge toward longer wavelength. We also point out that Fe3+ and Fe4+ ions substitute for Ti4+ and prefer locating in the tetragonal and hexagonal BaTiO3 structures, respectively. It seems that, ferromagnetism in BaTi1-xFexO3 is related to lattice defects and/or exchange interactions between Fe3+ and Fe4+ ions.
Keyword: Fe-BaTiO3, Multiferroics, Absorption, Photoluminescence, Opto-magnetic properties

Bài viết khác