Skip to main content
SUPERVISOR
Hossien Ahmadvand,Parviz Kameli
حسین احمدوند (استاد راهنما) پرویز کاملی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hadi Papi
هادی پاپی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1394

TITLE

Investigation of dielectric, magnetic and magnetoelectric properties of single-phase compound Co4-xNixNb2O9 and (BiBa)(FeTiZn)O3/CoFe2O4 composites
Multiferroeics are a special group of solid-state materials in which at least two ferroic orders, such as magnetic-ferroelectric coexist. Magnetoelectric materials are an intresting and 1 crystallize in the trigonal P-3c1 space group and for x=2 the crystal structure was found to be orthorhombic with space group Pbcn. Rietveld analysis on ND data revealed an in-plane weakly non-collinear AFM con?guration for x=0 and 1. In agreement with ND results, magnetization and speci?c heat studies show that x=1 undergoes an antiferromagnetic phase transition around 31 K. On the other hand, for x=2, two possible ferrimagnetic structures with magnetic moments lying in the ab plane were derived from ND data. DFT calculations distinguished the most likely magnetic con?guration for this sample. The compound shows a hard-type ferrimagnetic behavior below the transition of Tc=47 K. Our result showed that‌ for x=1, substitution of Ni weakens the magnetoelectric coupling in Co 4 Nb 2 O 9. For x=2, substitution of Ni changes both crystal and magnetic structure of this compound and no magnetoelectric coupling is observed. In second part of this research, magnetoelectric effect in composite samples consisting of 0.97[Bi 0.67 Ba 0.33 Fe 0.67 Ti 0.33 O 3 ]- 0.03[Bi(Zn 0.5 Ti 0.5 )O 3 ] as the ferroelectric phase and CoFe 2 O 4 as the magnetic phase were studied. The results showed that the pure ferroelectric phase shows a non-dispersive and sharp phase transition, while the composites exhibit relaxor behavior. The ME voltage coefficient was studied as a complex quantity and discussed within the framework of dynamic magnetostriction. The highest value of the voltage coefficient was obtained for the sample containing 30% CoFe 2 O 4 , which was comparable to the values reported for lead-based composites. The results showed that the composite with nickel ferrite produces larger ME voltage than cobalt frrite confirming that magnetostriction has a crucial role on the ME properties of the multiferroic composites.
چندفرویی‌ها دسته ویژه‌ی از مواد حالت جامد هستند که دست کم دو حالت منظم مانند فاز پادفرومغناطیس و فروالکتریک در آنها همزیستی دارد. دسته ای از چندفرویی‌های مورد علاقه و پر کاربرد مواد مغناطوالکتریک هستند که در آنها همزمان نظم های مغناطیسی و فرو الکتریکی وجود دارند و با هم برهمکنش می‌کنند. کاربردهای بالقوه این مواد نظیر ذخیره اطلاعات در حافظه‌های مغناطیسی توسط میدان الکتریکی (بدون نیاز به جریان)، و ... سبب توسعه پژوهش در زمینه‌ی این دسته از مواد شده است. این مواد به دو دسته‌ی تک فاز و کامپوزیتی تقسیم می‌شوند. در قسمت اول رساله، برای مطالعه‌ی پدیده‌ی مغناطوالکتریک در مواد تکفاز، ترکیب Co 4-x Ni x Nb 2 O 9 انتخاب شد و ویژگی‌های ساختاری، دی‌الکتریکی، مغناطیسی و مغناطوالکتریکی آن با استفاده از آزمایش‌های پراش نوترون, مغناطش، ظرفیت گرمایی، محاسبات DFT و ثابت دی‌الکتریک بررسی شد. نتایج حاصل از الگوی پراش نوترون با قدرت تفکیک بالا نشان داد که ترکیب‌های x=0 و x=1 ساختار بلوری با گروه فضایی P-3c1 و نمونه‌ی x=2 ساختار بلوری با گروه فضایی Pbcn دارند. هم‌چنین تحلیل ریتولد مغناطیسی الگوی پراش دو نمونه‌ی x=0 و x=1 به استخراج ساختار پادفرومغناطیس غیرهم‌خط که ممان‌های مغناطیسی در صفحه‌ی ab قرار دارند منجر شد. آزمایش‌های مغناطش بر حسب دما و ظرفیت گرمایی برای نمونه‌یx=1، در توافق کامل با نتایج پراش نوترون، نشان‌دهنده‌ی وجود نظم پادفرومغناطیس در این ماده با دمای گذار 31 کلوین بود. برای نمونه‌ی x=2، دو ساختار مغناطیسی از الگوی پراش نوترون حاصل شد. برای تعیین محتمل‌ترین ساختار مغناطیسی ممکن برای این نمونه از محاسبات نظریه‌ی تابعی چگالی استفاده شد و یک ساختار با نظم فری‌مغناطیس که در آن ممان‌ها عمدتا در راستایb هستند حاصل شد. آزمایش‌های مغناطش و ظرفیت گرمایی بر حسب دما برای نمونه‌ی x=2 که در توافق کامل با نتایج پراش نوترون هستند، نشان‌دهنده‌ی وجود نظم فری‌مغناطیس در این ماده با دمای گذار 47 کلوین است. نتایج نشان داد که جانشانی نیکل برای x 2 در ترکیب مغناطوالکتریک تکفاز Co 4 Nb 2 O 9 سبب تضعیف جفت‌شدگی مغناطوالکتریک آن می‌شود. هم چنین برای x 2 ساختار بلوری و مغناطیسی ماده تغییر کرده و جفت‌شدگی مغناطوالکتریک از میان می‌رود. در قسمت دوم این رساله، پدیده‌ی مغناطوالکتریک در کامپوزیت‌های مبتنی بر ماده‌ها‌ی فروالکتریک 0.97[Bi 0.67 Ba 0.33 Fe 0.67 Ti 0.33 O 3 ]- 0.03[Bi(Zn 0:5 Ti 0:5 )O 3 ] و فری‌مغناطیس CoFe 2 O 4 مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که فاز فروالکتریک به تنهایی دارای یک گذار فاز تیز از حالت فرو به پاراالکتریک است در حالی که نمونه‌های کامپوزیتی رفتار واهلشی نشان می‌دهند. ضریب ولتاژ مغناطوالکتریک این کامپوزیتها به صورت یک کمیت مختلط اندازه‌گیری و در چارچوب مغناطوتنگش دینامیکی بررسی شد. بالاترین مقدار ضریب ولتاژ برای نمونه‌ی حاوی 30 درصد CoFe 2 O 4 حاصل شدکه با مقادیر گزارش شده برای کامپوزیت‌های حاوی سرب قابل مقایسه بود. ضریب ولتاژ مغناطوالکتریک اندازه‌گیری شده برای کامپوزیت حاوی فریت نیکل نسبت به فریت کبالت بزرگتر می‌باشد که نقش اساسی ضریب مغناطوتنگش را در جفت‌شدگی مغناطوالکتریکی مواد کامپوزیتی تایید می‌کند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی