بخشی از مقاله
چکیده
لایه های نازک مولتی فروییک فریت بیسموت با ناخالصی باریم روی زیر لایه شیشهFTO/ بوسیله روش محلول شیمیایی با موفقیت تهیه شده است. جهت بررسی خواص ساختاری و اپتیکی لایه های نازک به ترتیب از پراش اشعه ایکس - XRD - و طیف سنج UV-Vis استفاده شد. تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس - XRD - نشان می دهد که این ترکیبات دارای ساختار ترکیبی لوزی رخ وچهارگوشی با گروه های فضایی R3c وp42 /mnm است. نتایج حاصل از طیف UV-Vis نیز افزایش گاف انرژی را در غلظت های بالا برای باریم نشان میدهد.
مقدمه
اخیرا مطالعات زیادی روی مواد چند فروییکی که می توانند دو یا چندخاصیت فروییکی شامل فروالکتریسیته ، فرومغناطیس و فروالاستیسیته را بطورهمزمان داشته باشند انجام شده است.>1,2 @ مواد اصلی چند فروییکی مورد مطالعه تاکنون BiMnO3 ،YMnO3 وBiFeO3 هستند. در این میان فریت بیسموت رامی توان جزء معدود مواد چند فروییکی تک فاز دانست که در دمای اتاق بطور همزمان هر دو خاصیت فروالکتریسیته و پاد فرومغناطیسی خود را با دمای فروالکتریکی کوری - - 850 °C ودمای نیل - 370 °C - بالا حفظ می کند.فریت بیسموت رامی توان از جهت ساختاری یک پروسکایت اعوجاج یافته ازساختار اصلی یک لوزی رخ با گروه فضایی R3c در دمای اتاق دانست.>7,6@مطالعات زیادی روی ساختار خواص فریت بیسموتانجام شده است.بااین حال مشاهده حلقه فروالکتریک از نمونه های BiFeO3در دمای اتاق به دلیل جریان نشتی بالا دشوار است، که در نتیجه مانع از تحقیق و برنامه های کاربردی از این مواد می شود.به تازگی خواص چند فروییکی فریت بیسموت بوسیله آلایش با عناصر خاکی نادر در جایگاه بیسموت و عناصر واسطه درجایگاه آهن یا هر دو به شدت افزایش یافته است.>9,8@در این پزوهش ما به بررسی خواص ساختاری و اپتیکی لایه نازکBi1-xBaxFeO3 به ازای 0/15و05/10،0/0 ،x= 0/0 می پردازیم.
روش تحقیق
در این پروژه لایه های نازک Bi1-xBaxFeO3 به ازای 0/15و05/10،0/0 ،x= 0/0 روی زیرلایه شیشه - FTO - / به وسیله روش لایه نشانی محلول شیمیایی تهیه می شود. از مواد اولیه شامل نیترات بیسموت - Bi - NO3 - .5H2O 3 - و نیترات باریم - .5H2O - Ba - NO3 - 3 و نیترات آهن - Fe - NO3 - 3.9H2O - بر اساس استوکیومتری مناسب برای بدست اوردن محلول 0.3 مولار شده است. برای تهیه محلول فوق حلال های اب مقطر، اسیدسیتریک ،اتیلن گلیکول، اسید اسیتیک را مخلوط کرده، با همزن مغناطیسی هم زده می شود، سپس نیترات بیسموت ، نیترات باریم و نیترات آهن اضافه شده اجازه داده می شود به مدت 2ساعت در دمای°C60 هم بخورد تا محلول همگن وشفاف بدست آید. محلول را روی زیرلایه شیشهFTO/ که قبلا شسته شده است توسط دستگاه اسپین کوتینگ با سرعت 3000دور برای 30 ثانیه لایه نشانی می شود و در دمای 200 °C برای 5 دقیقه خشک و سپس در 400 °C برای 8 دقیقه آنیل می شود. این فرایند را 20 بار برای بدست آوردن ضخامت مورد نظر تکرار و در پایان نمونه ها در 500 °C برای 30 دقیقه آنیل نهایی می شوند.برای تحلیل خواص ساختاری نمونه ها از دستگاه پراش اشعه ایکس با مشخصات - Bruker D8 - Advance وتابش تک فام Cu-K استفاده شد. برای بررسی خواص اپتیکی نمونه ها و طیف عبوری انها با استفاده از یک دستگاه طیف سنج UV-Lambda25 شرکت Perkin Elmer اندازه گیری شد.
باشد. ساختار نمونه های لایه نازک فریت بیسموت جانشانی شده با باریم ترکیبی از ساختارهای لوزی رخ و چهار وجهی به ترتیب با گروه های فضایی R3c و p42 / mnm است که ساختار چهار گوشی مربوط به زیرلایه شیشهFTO/ می باشد در نتیجه ساختار تشکیل شده همان ساختار فریت بیسموت گزارش شده است، به این معنا که باریم به درون شبکه پروسکایتی فریت بیسموت وارد شده، به جای بیسموت می نشیند و در فواصل میانی ساختار فریت بیسموت وارد نمی شود.
ایکس لایه نازک Bi0.9Ba0.1FeO3 را با استفاده از نرم افزار Fullprof نشان می دهد، که با برازش مناسب داده های خروجی Fullprof، پارامترهای شبکه ،حجم سلول واحد بدست می آید.
