Preparation of Transparent Oxides With Ferromagnetic and Ferroelectric Properties at room temperature by Doping Mn and La

掺杂Mn、La制备室温铁磁、铁电透明氧化物

基本信息

项目摘要

In this research, we have investigated the mechanism of ferromagnetic behavior exhibiting high Curie temperatures observed for perovskite-type dielectric oxides ABO_3(A=Sr, Ba, Ca, Pb, B=Ti, Zr) doped with La-Mn. In addition, we discussed the possibility of electric field-controlled magnetism through the investigation of relationship between the ferromagnetic and dielectric properties. The obtained results are as follows;1. La-Mn doped ATiO_3 (A=Sr, Ba, Ca) ceramics are ferromagnetic at room temperature, exhibiting magnetizations proportional to the Mn amount. The magnitude of observed magnetization depends on the final sintering temperature, reduced rapidly above 1200℃ at which the sintering density becomes higher.2. The high-resolution TEM observation and EDX composition analysis showed that there is a Mn-rich crystalline region around the grain boundaries for some La-Mn : BaTiO_3 ceramics. In addition, small peaks indicative of the ferromagnetic phase (La, Ba) MnO_3 were detected for these ceramics with the doped amount of La and Mn increasing.These result indicated that the ferromagnetism observed at room temperature is possibly ascribed to precipitation of a small amount of ferromagnetic manganite into the dielectric matrix.3. The 1 mol. % La-Mn doped BaTio_3 ceramics exhibiting simultaneously large magnetization and ferroelectricity at room temperature have been successfully prepared for the first time.It was found that the spontaneous magnetization of 1 mol. % La-Mn doped BaTio_3 ceramics exhibits the reduction as large as 45% for the applied electric field of 1.3 KV/mm. This reduction of magnetization by the electric field is of achieved for the first time and open the door to the control of magnetic moment using electric field.
在本研究中,我们研究了掺杂 La-Mn 的钙钛矿型电介质氧化物 ABO_3(A=Sr、Ba、Ca、Pb、B=Ti、Zr) 表现出高居里温度的铁磁行为的机制。通过研究La-Mn掺杂的铁磁性能和介电性能之间的关系,讨论了电场控制磁性的可能性; 1. ATiO_3(A=Sr、Ba、Ca)陶瓷在室温下具有铁磁性,磁化强度与Mn量成正比。观察到的磁化强度取决于最终烧结温度,在1200℃以上烧结密度变高时迅速降低。 2. 高分辨率TEM观察和EDX成分分析表明,某些La-Mn晶界周围存在富Mn结晶区域:此外,随着La和Mn掺杂量的增加,这些陶瓷中检测到了指示铁磁相(La,Ba)MnO_3的小峰。这些结果表明,在室温下观察到的铁磁性可能归因于铁磁相(La,Ba)MnO_3的沉淀。少量的铁磁锰酸盐进入介电基体中。 3.首次成功制备出在室温下同时表现出大磁化强度和铁电性的材料。研究发现,1 mol% La-Mn 掺杂的 BaTio_3 陶瓷的自发磁化强度在外加电场下降低了 45%。 1.3 KV/mm 首次实现了通过电场降低磁化强度,并为利用电场控制磁矩打开了大门。

项目成果

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五味 学: "La, Mnドープペロブスカイト型酸化物における強磁性と強誘電性の共存"粉体粉末冶金協会講演概要集. 51-51 (2003)
Manabu Gomi:“La、Mn 掺杂钙钛矿氧化物中铁磁性和铁电性的共存”粉末冶金学会讲座摘要 51-51 (2003)。
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S.Horie, M.Gomi: "Ferromagnetic and Ferroelectric Properties of La, Mn Codoped SrTiO_3"Digests of The 26^<th> Annual Conf. on Magnetics in Japan. 177. (2003)
S.Horie、M.Gomi:“La、Mn 共掺杂 SrTiO_3 的铁磁和铁电性质”第 26 届年度会议摘要。
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M.Gomi: "Coexistence of Ferromagnetism and Ferroelectricity in La, Mn doped Perovskite Oxides"Abstracts of Autumn Meeting of Japan Society of Powder and Powder Metallurgy. 51. (2003)
M.Gomi:“La、Mn掺杂钙钛矿氧化物中铁磁性和铁电性的共存”日本粉末及粉末冶金学会秋季会议摘要。
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五味 学: "La, Mn共ドープSrTiO_3の低温作製と磁性"日本応用磁気学会学術講演概要集. 105-105 (2002)
五味学:“La、Mn共掺杂SrTiO_3的低温制备及磁性”日本应用磁学会学术讲座摘要105-105(2002)。
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堀江智史: "La,MnドープBaTiO3の強誘電性と強磁性"日本応用磁気学会講演予稿集. 177-177 (2003)
Satoshi Horie:“La,Mn 掺杂 BaTiO3 的铁电性和铁磁性”日本应用磁学学会会议记录 177-177 (2003)。
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