Отримання та характеристика нанорозмірних заміщених сполук перовскіту ромбічної структури

Автор(и)

  • М.Б. Ханвілкар Університет Пуна ім. Савітрібай Фуле
  • А.К. Нікумбх Університет Пуна ім. Савітрібай Фуле
  • Р.А. Павар Університет Пуна ім. Савітрібай Фуле
  • Н.Й. Карал Університет Пуна ім. Савітрібай Фуле
  • Д.В. Нігхот Університет Пуна ім. Савітрібай Фуле
  • Р.С. Амбар Коледж К.М.С.
  • П.А. Нагвад Університет Пуна ім. Савітрібай Фуле
  • М.Д. Сангале Університет Пуна ім. Савітрібай Фуле
  • Г.С. Гугале Університет Пуна ім. Савітрібай Фуле
  • С.Б. Місал Університет Пуна ім. Савітрібай Фуле

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.22.4.664-686

Ключові слова:

нанорозмірний заміщений перовскіт, феромагнетизм, електропровідність, намагніченість, обмінна взаємодія

Анотація

Синтезовано п'ять заміщених перовскітів (Gd0.9Sr0.1) Mn0.8Co0.2O3, Tb0.8Sr0.2FeO3, Gd0.6Sr0.4RuO3, SrCe0.95Y0.05O3, and Mn0.6Co0.4SnO3 та попередньо додано прекурсори тартрату та гідроксиду. Отримані зразки дослідженл за допомогою спектроскопії індуктивно зв’язаної плазми, енергодисперсійного рентгенівського аналізу, інфрачервоної спектроскопії, термічного аналізу, рентгенівської порошкової дифракції, просвічуючого електронного мікроскопа (ТЕМ), виділеного поля дифракції електронів (SAED) при постійному струмі, досліджено електропровідність, ефект Холла, проведено діелектричні вимірювання та вимірювання низькотемпературної намагніченості. На рентгенограмі для всіх сполук показано утворення однофазного перовскіту із ромбичною структурою, крім перовскітів Tb0.8Sr0.2FeO3 та Mn0.6Co0.4SnO3. Ці сполуки мали кубічну та ромбоедричну структуру, відповідно. Параметр гратки та об’єм елементарної комірки дещо зменшилися у міру зменшення іонних радіусів, відповідно до скорочення лантаноїдів. Середній розмір катіона ˂ RA ˃, коефіцієнт невідповідності (σ2) і коефіцієнт толерантності (t) дають сукупні ефекти безладу та неоднорідності в цих сполуках. Середній розмір частинок, визначений за допомогою ТЕМ, був у діапазоні від 22 до 77 нм для всіх сполук. Були обрані різні площини решітки в шаблоні SAED, які узгоджувалися з монокристалографічною фазою цих перовскітів. Температурна залежність електропровідності для всіх сполук показала певний розрив від 500 К до 610 К. за винятком сполуки Gd0.6Sr0.4RuO3, що відповідає напівпровідниковій поведінці. Тоді як зразок Gd0.6Sr0.4RuO3 демонструє металоподібний напівпровідник. Вимірювання термоелектричної потужності та ефекту Холла для всіх сполук вказали на напівпровідники n-типу, за винятком сполуки SrCe0.95Y0.05O3, де отримано p-тип. Частотну залежність діелектричної проникності та діелектричних втрат у цих заміщених перовскітах обговорено за допомогою моделі Максвелла-Вагнера. Магнітні дослідження показали термомагнітну (вимірювання ZFC і FC) незворотність для всіх сполук.

Посилання

L. Zhang, J. Hu, P. Song. H. Qin, K. An, X. Wang and M. Jiang. Sens, Actuators B 119, 315 (2006), https://doi.org/10.1016/j.snb.2005.12.030.

J. Zosel, D. Franke, K. Ahiborn, F. Gerlach, V. Vashook and U. Guth, Solid State Ionics 179, 1628 (2008), https://doi.org/10.1016/j.ssi.2008.01.044.

C. R. Michel, E. Delgada, G. Santillan, A. H. Martynez and A. Chavez - Chavez, Mat. Res. Bull. 42, 84 (2007), https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2006.05.008.

M.D. Gross, K.M. Carver, M.A. Deighan, A. Schenkel, B. M. Smith and A.Z. Yee, J. Electrochem. Soc. 156(4), 540 (2009), https://doi.org/10.1149/1.3078406.

T. Kolodiazhnyi and A. Petric, J. Electroceram. 15, 5 (2005), https://doi.org/10.1007/s10832-005-0375-7.

P. Colomban, Proton Conductors: Solids, Membranes and, Gels - Materials and Devices (Cambridge University Press, Cambridge, 1992), ISBN 0-521-38317-X.

K.D. Kreuer, Chem. Mater. 8, 610 (1996), https://doi.org/10.1021/cm950192a.

V.N. Stathopoulos, V.C. Blessi, and A.K. Ladavos, React. Kinet. Catal. Lett. 72(1), 49 (2001), https://doi.org/10.1023/A:1010524312637.

J.R. Mawdsley and T.R. Krause, Appl. Catal. A 334, 311 (2008), https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.10.018.

J. Cerda, J. Arbiol and G. Dezanneau, Sens. Actuators B 84, 21 (2002), https://doi.org/10.1016/S0925-4005(02)00005-9.

A. Callaghan, C. W. Moeller and R. Ward, Inorg. Chem. 5, 1572 (1966), https://doi.org/10.1021/ic50043a023.

J. M. Longo, P. M. Raccah and J. B. Goodenough, J. Appl. Phys. 39, 1327 (1968), https://doi.org/10.1063/1.1656282.

H.Y. Hwang, S.W. Cheong, P.G. Radaelli, M. Marezio and B. Batl ogg, Phys. Rev. Lett. 75, 914 (1995), https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.75.914.

Khagesh Tanwar, Farheen Anjum, Ashutosh K. Shukla, and Tanmoy Maiti, J. Appl. Phys.124, 094902 (2018), https://doi.org/10.1063/1.5027125.

Xiang Li, Chengliang Lu, Jiyan Dai, Shuai Dong, Yan Chen, Ni Hu, Guangheng Wu, Meifeng Liu, Zhibo Yan, and Jun-Ming Liu. Scientific Reports; https://doi.org/10.1038/srep07019.

G.H. Jonker and J.H. Vansanten, Physica 16, 337 (1950), https://doi.org/10.1016/0031-8914(50)90033-4.

P. Schiffer, A.P. Ramirez, W. Bao, and S. W. Cheong, Phys. Rev. Lett. 75, 3336 (1995), https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.75.3336.

B. Raveau, A. Maignan and C. Martin, J. Solid State Chem. 130, 162 (1997), https://doi.org/10.1006/jssc.1997.7373.

M. Eibschutz, S. Shtrikman and D. Treves, Phys. Rev. 156, 562 (1967), https://doi.org/10.1103/PhysRev.156.562.

J.B. MacChesney, R.C. Sherwood and J.F. Potter, J. Chem. Phys. 43, 1907 (1965), https://doi.org/10.1063/1.1697052.

T. Takeda, K. Komura and H. Fujii, J. Magn. Magn. Mater 31, 797 (1983), https://doi.org/10.1016/0304-8853(83)90690-X.

Yiming Cao, Maolin Xiang, Weiyao Zhao, Guohua Wang, Zhenjie Feng, Baojuan, Kang, Alessandro Stroppa, Jincang Zhang, Wei Ren, and Shixun Cao J. Appl. Phys. 119, 063904 (2016), https://doi.org/10.1063/1.4941105.

R.J. Bouchard and J.L. Gillson, Mater. Res. Bull 7 (1972) 873, https://doi.org/10.1016/0025-5408(72)90075-X. R. J. Bouchard and J. F. Weiher, J. Solid State Chem. 4, 80 (1972), https://doi.org/10.1016/0022-4596(72)90135-1.

R. Greatrex, G. Hu and D.C. Munro, Mater, Res. Bull. 21, 797 (1986), https://doi.org/10.1016/0025-5408(86)90164-9.

J.M. Longo, P.M. Raccah and J.B. Goodenough, J. Appl. Phys. 39, 1327 (1968), https://doi.org/10.1063/1.1656282.

A. Callaghan, C.W. Moeller, and R. Ward, Inorg - Chem. 5, 1572 (1966), https://doi.org/10.1021/ic50043a023.

A. Labdelli, S. Meskine, A. Boukortt, and R. Khenata J. New Technol. Mater. 8, 126 (2018).

A. Kanbayashi, J. Phys. Soc. Japan 44, 108 (1978), https://doi.org/10.1143/JPSJ.44.108.

J. Guan, S.E. Dorris, U. Balachandran and M. Liu, Solid State ionics 100, 45 (1997), https://doi.org/10.1016/s0167-2738(97)00320-2.

U. Reiche, R.R. Arons and W. Schilling, Solid State Ionics 86-88, 639 (1996), https://doi.org/10.1016/0167-2738(96)00228-7.

T. Yajima, H. Kazeoka, T. Yogo, and J. Iwahara, Solid State Ionics 47, 271 (1991), https://doi.org/10.1016/0167-2738(91)90249-B.

K.S. Knight and N. Bonanos, Solid State Ionics 77, 189 (1995), https://doi.org/10.1016/0167-2738(94)00271-S.

M.J. Lopez-Robledo. C. Vaquero – Aguilar, J. Martinez - Fernandez, J. I. Pena, A. Sayir and M. Jimenez - Melendo, J. Eur. Ceram. Soc. 31, 1339 (2011), https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.05.022.

Glenn C. Mather, Filipe M. Figueiredo, Julio Romero de Paz, and Susana Garcia – Martin Inorg. Chem. 47, 921 (2008), https://doi.org/10.1021/ic701703c.

G. Haacke, H. Ando and W.E. Mealmaker, Electrochem. Soc. 124, 1923 (1977), https://doi.org/10.1149/1.2133196.

K. Leinenweber, W. Utsumi, Y. Tsuchida, T. Yagi and K. Kurita Phys. Chem. Minerals 18, 224 (1991), https://doi.org/10.1007/BF00202576.

O. Parkash, K.D. Mandal, C.C. Christopher et al., J. Mater Sci. 31, 4705 (1996), https://doi.org/10.1007/BF00366373.

P.S. Bearmann, V. Thangadurai and W. Weppner, J. Solid State Chem. 174, 392 (2003), https://doi.org/10.1016/S0022-4596(03)00258-5.

Sung Gu Kang, J. Solid State Chem.; https://doi.org./10.1016/j.jssc.2018.03.026.

V.T. Dinh, V.O. Mittova and I.Ya, Mittova, Inorg. Mater. 47(5), 521 (2011), https://doi.org/10.1134/S0020168511050086.

A.K. Nikumbh, A.V. Nagawade, G.S. Gugale, M.G. Chaskar, and P.P. Bakare, J. Mater. Sci. 37, 637 (2002), https://doi.org/10.1023/A:1013790129045.

K.N. Akamoto, Infrared Spectra of Inorganic and Coordinated Compounds (Wiley– Interscience, New York, Second Edition, 1970).

J.A. Allan, N.D. Baird and A.L. Kassyk, J. Therm. Anal. 16, 79 (1979), https://doi.org/10.1007/BF01909635.

R.H. Nattal and G.A. Melson, J. Inorg. Nucl. Chem.25, 2979 (1969).

M. Khorasami - motlagh, M. Noroozifar, M. Yousefi and S. Jahani Int. J. Nanosci.Nanotechnol. 9(1), 7 (2013); (b) W. Cui, F. Wang, J. Wang and Y. Xia, Electrochimica Acta 56, 4812 (2011), https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.03.006.

JCPDS File No 250337.

JCPDS File No.400905.

JCPDS File No.010821469.

JCPDS File No.010831157.

JCPDS File No.010850864, (b) Y. Syono, H. Sawamoto and S. Akimoto, Solid State Communications 7, 713 (1969), https://doi.org/10.1016/0038-1098(69)90600-0.

L.M. Rodriguez-Martinez and J.P. Attfield, Phys.Rev B 54(22), R15622 (1996), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.R15622.

Y. Tomioka and Y. Tokura, Phys.Rev. B 70, 14432 (2004), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.014432.

R.D. Shanon, Acta Crystallogr. 32, 751.153 (1976), https://doi.org/10.1107/S0567739476001551.

X. Liu and C.T. Pewitt, J. Phys. Chem. Solids 52, 441 (1991), https://doi.org/10.1016/0022-3697(91)90097-J.

D. Louca, J.L. Sarrao, J.D. Thopson, H. Roeder and G.H. Kwei, Phys.Rev.B 60, 376 (1999), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.10378.

L.M. Rodriguez-Martinez and J. P. Attfield, Phys.Rev. B 58, 2426 (1998), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.58.2426.

D. Emin and T. Holstein, Ann. Phys. Spectros. 24, 436 (1970), https://doi.org/10.1016/0003-4916(69)90034-7.

J. Paul, Attfield. Chem. Mater. 10, 3239 (1998), https://doi.org/10.1021/cm980221s.

G. Geller, J. Chem.Phys .24, 1236 (1956), https://doi.org/10.1063/1.1742746.

J.C. Maxwell, Electricity and Magnetism vol. I (Oxford University Press England) 828 (1973); (b) K.W. Wangner, Am. phys 40, 817 (1973).

K.C. Verma, M. Ram, J. Singh and R.K. Kotnala, J. Alloy. Compd. 509, 4967 (2011), https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.01.144.

C. Kaliyaperumal, S. Jayabalan, A. Sankarakumar and T. Paramasivam, Solid State Sci. 105, 106245 (2020), https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2020.106245.

C.G. Koops, Phys. Rev. 83, 121 (1951), https://doi.org/10.1103/PhysRev.83.121.

G.J. Snyder, C.H. Booth, F. Bridges, R. Hiskes, S.Di Carolis, M.R. Beasley and T.H. Geballe, Phys.Rev.B 55, 6453 (1997), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.55.6453.

D.A. Filippov, K.V. Klimov, R.Z. Levitin, A.N. Vasilev, T.N. Voloshok and R. Suryanarayanan, J. Phys. Condens. Matter 15, 8351 (2003), https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/49/013.

T.L. Phan, S.C. Yu, N.V. Khiem, M.H. Phan, J.R. Rhee, N.X. Phuc. J. Appl. Phys. 97, 10A508 (2005), https://doi.org/10.1063/1.1855197.

Z. Sun, H. Zhang, J. Wang and B. Shen, J. Appl. Phys. 86, 5152 (1999), https://doi.org/10.1063/1.371492.

S.K. Park, T. Ishikawa, Y. Tokura, J.Q. Li and Y. Matsui, Phys.Rev .B 60, 10788 (1999), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.10788.

J.M.D. Coey, M. Venkatesan and C.B. Fitzgerald, Nat. Mater.4, 173 (2005), https://doi.org/10.1038/nmat1310.

J.R. McBride, K.C. Hass, B.D. Poindexter and W.H. Weber, J. Appl. Phys. 76, 2435 (1994), https://doi.org/10.1063/1.357593.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-11-19

Як цитувати

Ханвілкар, М., Нікумбх, А., Павар, Р., Карал, Н., Нігхот, Д., Амбар, Р., … Місал, С. (2021). Отримання та характеристика нанорозмірних заміщених сполук перовскіту ромбічної структури. Фізика і хімія твердого тіла, 22(4), 664–686. https://doi.org/10.15330/pcss.22.4.664-686

Номер

Том 22 № 4 (2021)

Розділ

Хімічні науки
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають