Структура и физические свойства наноструктурированных твердых растворов Pb(Zr0.7Ti0.3)O3, xBiFeO3-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0.1)O3 и мультиферроика Er3Fe5O12 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Дмитренко Иван Павлович

• Дмитренко Иван Павлович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Дмитренко Иван Павлович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Механическая активация как способ формирования структур нанометрового масштаба

1.1. Активация процессов диффузии и варьирование физических свойств поликристаллических тел методом механической активации

1.2. Способы реализации механической активации

1.3. Влияние механической активации на структуру и физические свойства мультиферроиков и сегнетоэлектриков

1.4. Физические свойства и структура PbZro.7Tio.3O3, ErзFe5O12 и композитов xBiFeOз-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0л)Oз

1.4.1. Цирконат-титанат свинца PbZr0.7Ti0.зOз

1.4.2. Феррит-гранат эрбия Er3Fe5O12

1.4.3. Феррит висмута BiFeO3 и композиты xBiFeO3-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0.1)O3 31 Выводы главы

Глава 2. Методы получения и исследования образцов

2.1. Синтез образцов

2.2. Механоактивация как способ наноструктурирования и методы исследования образцов

2.2.1. Механоактивация

2.2.2. Методы исследования

Выводы главы

Глава 3. Влияние размерного эффекта на структуру и динамические свойства перовскитов ЕгзРе50п, PbZr0.7Ti0.3O3 и Б1РеОз

3.1. Микроскопия керамических образцов Er3Fe5O12 и Pb(Zr0,7Ti0,3)O3

3.2. Рентгеноструктурные исследования наноструктурированных Er3Fe5O12, PbZr0.7Ti0.3O3, BiFeO3 и композита xBiFeO3-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0.1)O3

^ 12, 110.7 ^0.3 ^3

'-спектров наноструктурированных PbZra7Tia3O3, BiFeO3 Юз-(l-x)Pb(Zг0.9Tio.l)Oз

2 свойства наноструктурированных Er3Fe5O12, BiFeO3 и ^Oз-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0л)Oз

Заключение

Перечень используемых в тексте аббревиатур и сокращений Список литературы:

111

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и физические свойства наноструктурированных твердых растворов Pb(Zr0.7Ti0.3)O3, xBiFeO3-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0.1)O3 и мультиферроика Er3Fe5O12»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Исследование процессов, происходящих в низкоразмерных структурах и наноструктурированных материалах, представляет собой актуальную и динамично развивающуюся область современной физики. В настоящее время все большее внимание исследователей уделяется синтезу твердых химических соединений и материалов, находящихся в различных метастабильных состояниях. Вот уже на протяжении более 75 лет в качестве перспективных материалов для практического применения выступают сегнетоэлектрические оксиды перовскитовой структуры. Уникальные физические свойства таких материалов интересны не только с теоретической, но и с практической точек зрения.

Известным фактом является то, что основные физические параметры перовскитов диэлектрическая проницаемость, температура Кюри, пьезомодули, спонтанная поляризованность, пирокоэффициенты, электропроводность и др. характеризуются нелинейной зависимостью от внешних воздействий. Этот факт обуславливает применимость сегнетоэлектрических материалов в качестве основы для создания современных устройств опто- и наноэлектроники, информационных технологий нового поколения, измерительной техники и средств связи.

Получению и изучению структуры и физических свойств сегнетоэлектриков перовскитовой структуры посвящено большое количество публикаций различных авторов, однако среди них наиболее значимыми являются работы, связанные с вопросами целенаправленного управления физическими свойствами. Например, расширить область практического применения сегнетоэлектриков можно путем изо- или гетеровалентного замещения катионов. Такие замещения могут приводить к улучшению одних и подавлению других физических свойств [1, 2]. В этом случае замещающий атом можно рассматривать в качестве структурного дефекта исходного материала. В роли допантов также могут выступать отдельные соединения

химических элементов, приводящие к формированию многокомпонентных твердых растворов и композитов.

Объектами глубокого интереса исследователей являются материалы кристаллической структуры, основой которых являются твердые растворы сегнетопьезоэлектрика Pb(Zr1-xTix)O3 (PZT) и композиты на их основе. Ввиду особенностей топологии и электрофизических свойств материалы на основе PZT являются основой широкого спектра элементов пьезоэлектрического приборостроения: инфракрасных и ультразвуковых датчиков, микроприводов и исполнительных механизмов [3, 4].

С другой стороны, особый интерес для исследователей представляет такой класс материалов, как мультиферроики, в частности, сегнетомагнетики с перовскитовой структурой ABO3. Подтверждением возросшего интереса к таким составам является увеличение числа публикаций, посвященных редкоземельным ортоферритам, мультиферроику BiFeOз, а также феррит-гранатам с общей формулой R3Fe5O12, где R - редкоземельный элемент.

Среди многочисленных мультиферроиков можно выделить феррит висмута BiFeO3 (BFO), отличительной чертой которого является совмещение в одной фазе как сегнетоэлектрических, так и антиферромагнитных свойств. Кроме того, феррит висмута характеризуется относительно высокими температурами упорядочений: температура сегнетоэлектрического фазового перехода Тс ~ 830 °С, температура ферромагнитного фазового перехода ^ ~ 370 °С).

Такие особенности строения и физических свойств делают BiFeO3 и композиты на его основе ядром устройств хранения данных и информации, устройств спинтроники, резистивных переключающих элементов [5].

Гигантская магнитострикция, обусловленная обменным взаимодействием ионов железа Fe3+ и редкоземельных ионов Re, позволяет применять феррит-гранат Er3Fe5O12 ^гЮ) в устройствах магнитной записи и лазерной промышленности [6].

Степень разработанности темы исследования. Несмотря на интенсивные исследования последних лет, влияние размеров кристаллитов и дефектов различного типа на структурные параметры и электрофизические свойства PZT из области х < 0.5 и мультиферроиков, в том числе BiFeO3, Е^е5012, остается малоизученным, что обуславливает необходимость проведения комплексных исследований их физических свойств. Исследования влияния размерного эффекта, локального атомного окружения наноструктури-рованных методом механического силового воздействия совместно со сдвиговой деформацией составов, реализуемого с помощью наковален Бриджмена, представляются важными и актуальными задачами физики сегнетомагнетиков, позволяющими установить коррелированную связь между составом, структурой и свойствами материала.

Таким образом, в данной диссертационной работе рассматривается актуальная проблема физического материаловедения - влияние размера кристаллитов, а также дефектов различного типа и концентрации на структурное совершенство и электрофизические свойства поликристаллических сегнетоэлектриков и ферроиков.

Объектами исследования являются структурно чувствительные свойства наноструктурированных ферроиков. Предметами исследования являются динамические и диссипативные свойства Е^е5012, BiFeO3 и сегнетоэлектрика PbZr0.7Ti0.3O3, а также композита на их основе: xBiFeOз-(1-x)Pb(Zro.9Tio.l)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

Цель данного диссертационного исследования заключалась в установлении корреляции структурно-чувствительных свойств составов егю, PZT, BFO с концентрацией топологических дефектов, генерируемых в процессе наноструктурирования порошковых образцов с помощью наковален Бриджмена, а также в изучении влияния сегнетоэлектрика рь^г0.9т^л)03 на структурные параметры и физические свойства композитов xBiFeOз-(1-x)Pb(Zro.9Tio.l)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Синтез составов (в виде порошка и керамики) ErIG, PZT, BFO, xBiFeO3-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0.l)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

2. Наноструктурирование порошков ErIG, PZT, BFO при различных давлениях с помощью наковален Бриджмена.

3. Рентгенодифрактометрическое изучение структурного совершенства ErIG, PZT, BFO, xBiFeOз-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0.l)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

4. Изучение инфракрасных спектров наноструктурированных ErIG, PZT, BFO, xBiFeOз-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0л)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

5. Изучение магнитных свойств наноструктурированных ErIG, PZT, BFO, xBiFeOз-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0.l)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

6. Спекание керамических образцов из наноструктурированных порошков ErIG, PZT, BFO.

7. Спекание керамических образцов композитов xBiFeOз-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0.l)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

8. Проведение калориметрических измерений ErIG.

9. Анализ оптических спектров поглощения керамических образцов ErIG, PZT, BFO, xBiFeOз-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0л)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

10. Изучение температурных зависимостей диэлектрических свойств ErIG, PZT и xBiFeOз-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0л)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

11. Проведение комплексной импеданс спектроскопии BFO и xBiFeOз-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0л)Oз, x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8.

Методы диссертационного исследования. Исследуемые в данной работе составы Er3Fe5O12, PbZr0.7Ti0.3O3, BiFeO3 и композиты xBiFeO3-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0л)O3, х = 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 получены методом твердофазной реакции. Наноструктурирование осуществлялось методом механической активации. Кристаллическую структуру изучали с помощью рентгеновской дифракции и электронной микроскопии. Динамику решетки изучали методами ИК- и оптической спектроскопий. Диссипативные свойства

исследовались путем анализа петель магнитного гистерезиса, температурно-частотных зависимостей диэлектрической проницаемости.

Научная новизна. В ходе выполнения диссертационного исследования впервые:

• установлена корреляция основных структурно-чувствительных свойств и размеров областей когерентного рассеяния Б составов ЕгЮ, PZT, BFO, наноструктурированных методом механической активации;

• определены критические размеры областей когерентного рассеяния Афит для BiFeO3 и Ег^е5012, при которых достигаются наибольшие значения Нс и Мг;

• изучена связь между структурными параметрами, электрофизическими свойствами композитов xBiFeO3-(1-x)Pb(Zr0.9Ti0.1)O3 и концентрацией РЬ^Г0.9^0.1РЗ.

Практическая значимость. Результаты, полученные в данной диссертационной работе, расширяют представления о физико-химических процессах, происходящих в процессе наноструктурирования сегнетоэлектриков и сегнетомагнетиков с помощью наковален Бриджмена, так и легирования их допантами.

Результаты данной диссертационной работы могут использоваться для усовершенствования и модернизации технологий получения наноматериалов, основой которых являются сегнетоэлектрики и сегнетомагнетики (мультиферроики).

В результате, сформулированы следующие положения, выносимые на защиту:

1. Определены пороговые значения давлений наноструктурирования ферроиков Е^е50и, BiFeOз и сегнетопьезоэлектрика PbZr0.7Ti0.3O3, характеризующиеся максимальными значениями плотности дислокаций и минимальными размерами областей когерентного рассеяния А: Е^е50и - 47 нм (240 МПа), PbZr0.7Ti0.3O3 - 44 нм (160 МПа), BiFeOз -

70 нм (800 МПа). Установлено, что образцам нанометрового масштаба характерны более высокие значения силовой постоянной k и меньшие значения длин связей Fe-O, Ti-O и Zr-O кислородных октаэдров FeÜ6 и Ti(Zr)Ü6 соответственно.

2. Максимальные значения остаточной намагниченности Mr и коэрцитивного поля Hc наблюдаются при критических размерах областей когерентного рассеяния D наноструктурированных составов: BiFeO3 (Экрит = 70 нм) и Er3Fe5O12 (Вкрит = 78 нм). Петли магнитного гистерезиса композитов xBiFeO3-(1-x)Pb(Zr0 9Ti01)O3 характеризуются слабым ферромагнетизмом, при этом значения Mr и Hc увеличиваются по мере увеличения концентрации Pb(Zr09Ti01)O3.

3. Установлено, что наноструктурированным керамическим образцам PbZr0.7Ti0.3O3 характерно увеличение температуры максимума диэлектрической проницаемости Tm и размытие фазового перехода. Для Er3Fe5O12 наблюдается смещение температуры Нееля TN в область низких температур. Увеличение концентрации допанта Pb(Zr09Ti01)O3 в композитах xBiFeO3-(1-x)Pb(Zr09Ti01)O3 снижает как температуру Кюри Tc, так и температуру Нееля TN, уменьшая при этом ширину запрещенной зоны Eg.

Надёжность и достоверность. Результаты данной диссертационной работы получены с использованием современного оборудования и опубликованы в изданиях второго квартиля, индексируемых в международных базах данных Scopus и Web of Science.

Апробация основных результатов. Полученные результаты были представлены на международных и всероссийских школах и конференциях:

1. LIV Школа ПИЯФ ФКС-2020, 16-21 марта 2020 г., Санкт-Петербург.

2. XXI Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-21), 18-25 марта 2021 года, г. Екатеринбург.

3. 10th Anniversary International Conference on "Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications" (PHENMA 2021-2022), 23-27 мая 2022 года, г. Дивноморск, Краснодарский край, Россия.

4. 10-й Международный семинар по физике сегнетоэластиков, 18-21 сентября 2022 года, г. Воронеж.

5. 2023 International Conference on "Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications" (PHENMA 2023), October 3-8, 2023, Surabaya, Indonesia.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, среди которых 4 статьи в журналах, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus, и 5 тезисов докладов, представленных в материалах международных конференций и школ.

Личный вклад автора. Определение темы, целей и задач, а также анализ полученных результатов научного исследования обсуждались автором совместно с научным руководителем. Все эксперименты и исследования, включая получение основных научных результатов, были проведены лично автором в Международном исследовательском институте интеллектуальных материалов Южного федерального университета. В работах, опубликованных по теме диссертации в соавторстве, вклад автора составляет не менее 50%

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы. Объем данного диссертационного исследования составляет 129 страниц основного текста, 48 рисунков, 14 таблиц, 15 страниц списка литературы и 2 страницы авторских публикаций, обозначенных литерой А.

Глава 1. Механическая активация как способ формирования структур нанометрового масштаба

1.1. Активация процессов диффузии и варьирование физических свойств поликристаллических тел методом механической активации

Одной из основных задач физического материаловедения является улучшение методов получения «умных» материалов с заданными целевыми свойствами. На практике решение данной задачи осуществляется, в основном, двумя способами.

Одним из способов, позволяющим управлять физическими свойствами функциональных материалов и варьировать кинетические характеристики химической реакции, является допирование [7]. Другим способом влияния на физические свойства является получение материалов в различных метастабильных состояниях.

Как известно, получение наноматериалов может осуществляться двумя способами: «снизу вверх» и «сверху вниз».

Сущность метода «снизу вверх» заключается в сборке или компактировании атомов наноразмерных порошков, что приводит к получению объёмных наноструктурированных материалов. Метод «сверху вниз» основан на измельчении или наноструктурировании макроскопических материалов методами механической активации.

Механическую активацию (механоактивацию) кристаллического тела можно рассматривать как объединение внешнего механического силового воздействия совместно со сдвиговой деформацией на этапе наноструктурирования функциональных материалов, реализуемую с помощью вибромельниц, планетарных и шаровых мельниц, наковален Бриджмена, аттриторов, диспергираторов, и т. д.

Неоспоримым преимуществом метода механоактивации перед другими методами наноструктурирования является то, что при этом методе внешнее механическое силовое воздействия совместно со сдвиговой деформацией не

требует больших затрат энергии с одной стороны, а с другой стороны сохраняет стехиометрию образца.

С физической точки зрения механоактивация представляет собой процесс рассеяния механической энергии, подводимой к образцу в процессе внешнего механического силового воздействия. Большая часть энергии, подведенной в результате механической активации, релаксируется, что приводит к образованию новой поверхности, накоплению структурных дефектов и формированию ультрадисперсной фазы.

Таким образом, можно выделить основные фазы процесса наноструктурирования кристаллического тела методом механоактивации:

• накопление дефектов, приводящее к локальной концентрации деформаций;

• образование зародышевых микротрещин, то есть разрыв сплошной кристаллической решетки на несколько ячеек;

• развитие и слияние зародышевых микротрещин вплоть до образования магистральной трещины разрушения;

• диспергирование твердого тела на более мелкие части.

Следовательно, наноструктурирование методом механической

активации приводит к значительным изменениям структуры и электрофизических свойств материалов вследствие увеличения удельной поверхности частиц. Кроме того, механоактивация приводит к изменению межатомных расстояний, накоплению точечных дефектов и дислокаций, что отражается в виде изменений реальной структуры функциональных материалов, в частности, сегнетоэлектриков и сегнетомагнетиков ЕгЮ, PZT, BFO, рассматриваемых в данной диссертационной работе.

1.2. Способы реализации механической активации

Измельчительные системы, применяемые для механической активации, по своему принципу воздействия на вещество делятся на два основных класса и могут применяться для наноструктурирования различных видов материалов.

К первому классу относятся шаровые и стержневые мельницы, т.е. устройства, в основе действия которых лежит воздействие измельчающих тел на совокупность частиц обрабатываемого вещества.

Ко второй группе измельчительных систем можно отнести дезинтеграторы и струйные мельницы. В таких устройствах механическое воздействие происходит вследствие взаимодействия единичной частицы обрабатываемого вещества с измельчающим телом.

Однако среди многочисленных способов наноструктурирования с помощью механической активации можно выделить наиболее эффективный способ механического воздействия, позволяющего достигать высоких давлений и сдвиговых деформаций, - интенсивная пластическая деформация (ИПД) [8].

Методы интенсивной пластической деформации позволяют значительно уменьшить размер макрочастиц вплоть до нанометрового масштаба, которые характеризуются высокой плотностью большеугловых границ [9]. Более того, высокая степень деформации приводит к значительной модификации структуры образца и однородному распределению дефектов по всему объему обрабатываемого материала.

При ИПД обычно используются две различные методики. Первая известна как равноканальное угловое прессование (РКУП), включающая в себя прессование стержня, изогнутого в виде Г-образной конфигурации [10]. Вторая известна как кручение под высоким давлением (КВД), при котором заготовка в виде тонкого диска подвергается деформации кручения под действием высоких сжимающих гидростатических напряжений [11]. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что для получения относительно малых размеров зерен более эффективным является метод КВД, нежели РКУП. Например, в работе [12] получен сплав твердого раствора А1-3% Mg с размером зерна ~90 нм методом КВД при комнатной температуре, тогда как аналогичный сплав, обработанный РКУП, дает размер зерна ~270 нм [13].

Для оценки степени сдвиговой деформации при КВД используют формулу:

2nrN (1)

где N - число оборотов, h - толщина образца, г - радиус образца.

Поскольку значения деформации при КВД достигают максимального значения на краях образца, то структуры, прошедшие обработку методом КВД, характеризуются неоднородным распределением точечных дефектов по всему объему образца.

В работе [10] оценка степени однородности структуры образца после силового воздействия осуществлялась по методу Виккерса. По результатам проведенных расчетов можно сделать вывод, что можно добиться уменьшения разницы в значениях твёрдости в центральной и краевой областях, а, следовательно, достичь более однородного распределения дефектов по всему объему образца, увеличивая степень деформации.

Конструкция установки для реализации метода КВД представлена на рисунке 1. Наноструктурирование в этом случае происходит с применением наковален Бриджмена при комнатной температуре под действием приложенного одноосного давления. Приложенное давление может варьироваться от 1 до 10 ГПа и выбирается в соответствии с прочностью материала. Высокие приложенные давления приводят к движению и размножению дислокаций высокой плотности, которые двигаясь к границам зерен, способствуют существенному измельчению зерен до нанометрового диапазона [14]. Например, о нанометровых размерах зерен ~ 100 нм, полученных в результате обработки сплавов Al, Ni3Al, нанокомпозита Cu методом КВД, сообщалось в работах [15, 16].

В работах [17,18] крупнозернистый сплав W-25%Cu был деформирован методом ИПДК при комнатной температуре, что привело к образованию двухфазной структуры нанокомпозита с частичным образованием твердого раствора. После отжига при 720 °С отмечался ограниченный рост зерен до

50 нм и полное фазовое расслоение. Полученный размер зерна в нанокомпозите после отжига был значительно меньше по сравнению, чем в недеформированном материале.

« Щ Образец

I

Рисунок 1 - Установка для реализации метода вращения под высоким

давлением

В работе [19] исследованы электрофизические свойства CaCOз при сверхвысоких давлениях, которые достигались с помощью наковален Бриджмена. Были изучены зависимости плотности образца от давления. Полученные результаты показали, что увеличение плотности порошковой прессовки увеличивает нагрузку, необходимую для достижения максимального давления.

Методами рентгеновской дифракции, просвечивающей электронной микроскопии и магнитной восприимчивости в работе [20] изучена структура сплава Cu3Pd, подвергнутого интенсивной пластической деформации путем кручения под высоким давлением (8 ГПа) и последующим отжигом. Было замечено полное разрушение дальнего порядка при таком прикладываемом внешнем воздействии. Кроме того, в работе сделан акцент на существенное увеличение температуры Кюри Тс (с 465 до 535 °С) и существенное ускорение кинетики атомного упорядочения как при охлаждении, так и при термообработке для сплава, подвергнутого интенсивной пластической деформации.

Авторами работы [21] отмечается, что практически все структурные и фазовые превращения, наблюдаемые в кристаллических телах при очень

больших значениях пластических деформаций, происходят в результате диссипации подводимой энергии в виде фазовых переходов, динамической рекристаллизации и дисклинационных перестроек.

Однако при деформировании выделяется некоторое количество тепла не только в результате пластической деформации, но и в результате трения между образцом и наковальнями. Повышение температуры в этом случае пропорционально прочности материалов и скорости вращения наковальни [22]. Ввиду того, что массивные наковальни значительно тяжелее, чем сами образцы, они выступают в качестве поглотителей тепла, предотвращая значительное повышение температуры. Повышение температуры будет иметь значение только при увеличении размера образца или при неправильной регулировке скорости вращения [23]. Соответственно, разумно предположить, что фазовые превращения и рекристаллизация, происходящие при такой обработке, не могут быть инициированы тепловыми условиями. Полученные микро- и наноструктуры после активации с помощью наковален Бриджмена обычно имеют высокую плотность кристаллических дефектов, таких как дислокации и большеугловые границы зерен. Например, обработку образцов различных чистых металлов проводили при криогенной температуре (-173 °С) [24], а композиты на основе А1, армированные графеном, были изготовлены методом вращения под высоким давлением при 100 и 200 °С [25].

Авторами работы [26] отмечена большая схожесть эффектов, наблюдаемых при наноструктурировании веществ в шаровых мельницах, вращении под высоким давлением и экспериментах в ударных волнах. В работе исследовалась отожжённая медь, прошедшая обработку при давлении 20 ГПа. По результатам анализа данных, полученных методами рентгеновской дифракции и электронной микроскопии, установлено, что исходные образцы меди характеризуются размером кристаллитов порядка 1 мкм и плотностью дислокаций 106 см2. Однако по мере увеличения деформации наблюдались размытия границ зерен и образование скоплений дислокаций, что подтверждалось оценкой областей когерентного рассеяния.

В работе [27] получена коррелированная связь между степенью деформации, напряжениями, возникающими в образце, и размерным эффектом механической активации.

В [28] механическая активация без какой-либо дополнительной термической обработки применялась для инициирования фазообразования перовскита BaTiO3 в оксидной матрице, состоящей из BaO и TiO2, в атмосфере азота. Механическую активацию проводили в высокоэнергетической вибрационной мельнице (модель 8000, SPEX Industries, Edison, NJ) при 900 об/мин в течение 5, 10 и 15 часов. Методом рентгеновской дифрактометрии было установлено, что полученный порошок BaTiO3 имеет устоявшуюся нанокристаллическую структуру. Размер кристаллитов ~14 нм рассчитывался на основе полуширины пика BaTiO3 (110) с использованием уравнения Шеррера, а средний размер частиц 20 - 30 нм наблюдался с помощью просвечивающей электронной микроскопии для активированного порошка BaTiO3.

Для определения влияния механической активации прекурсора на магнитные и диэлектрические свойства в работе [29] была получена керамика из наноструктурированного порошка BaFe12019. Рентгенофазовый анализ и измерения рамановских спектров показали, что в образце присутствует фаза Fe2O3, которая образовалась в результате окисления железа при механической активации и спекании на воздухе. Отмечено улучшение магнитных свойств образцов, спеченных при 1200 °С, относительно образцов, спеченных при 1100 °С, что можно объяснить более высоким содержанием фазы Ba2Fe22.46O38Ti1.54. Максимальная намагниченность наблюдалась у образцов, активированных в течение 2 часов.

Таким образом, при наноструктурировании кристаллических тел методом механической активации можно выделить наиболее эффективный способ механического воздействия, позволяющего достигать высоких давлений и сдвиговых деформаций, - интенсивная пластическая деформация, которая и применялась в данном диссертационном исследовании.

1.3. Влияние механической активации на структуру и физические свойства сегнетоэлектриков и мультиферроиков

Согласно работе [30] аномально быстрая диффузия примесей, которая возникает в твердых телах, прошедших наноструктурирование механической активацией с помощью различных установок, объясняется микродефектами, которые накапливаются в объеме диспергируемого образца.

Например, авторами работы [31] исследована многокомпонентная керамика Р7Т, легированная Мп4+, БЬ3+, и М2+. Керамические образцы были синтезированы двумя методами: классическим технологическим методом и механохимическим синтезом при комнатной температуре с помощью высокоэнергетической планетарной мельницы. Полученные многокомпонентные керамические образцы исследовались в широком диапазоне температур методами рентгеноструктурного анализа, сканирующей электронной микроскопией, дифференциального термического анализа, рентгено-флуоресцентного анализа и энергодисперсионной спектрометрией, а также изучены их сегнетоэлектрические, диэлектрические и пьезоэлектрические свойства. Исходя из полученных результатов, было установлено, что применение механохимического синтеза наноматериалов Р7Т позволяет сократить время технологического процесса, при этом не снижая электрофизических свойств керамических образцов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дмитренко Иван Павлович, 2024 год

Список литературы

1. Веневцев, Ю.Н. Сегнето - и антисегнетоэлектрики семейства титаната бария / Ю.Н. Веневцев, Е.Д. Политова, С.А. Иванов. - М.: Химия. - 1985. - C. 256.

2.Фесенко, Е.Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество / Е.Г. Фесенко. - М.: Атомиздат. - 1972. -C. 448

3. Scott, J. F. Ferroelectric memories today / Scott J. F. // Ferroelectrics. - 2000. -Vol. 236, - № 1. - P.247-258. https://doi.org/10.1080/00150190008016056.

4.Yokoyama, S. High-Temperature Etching of PZT/Pt/TiN Structure by High-Density ECR Plasma / S. Yokoyama, Y. Ito, K. Ishihara, K. Hamada, S. Ohnishi, J. Kudo // Jpn. J. Appl. Phys. - 1995.- Vol. 34, - № 25. - P.767.

5. Falahatnezhad, S. Infuence of synthesis method on the structural, optical and magnetic properties of BiFeO3-ZnFe2O4 nanocomposites/ S. Falahatnezhad, H. Maleki, A.M. Badizi, M. Noorzadeh // J. Mater. Sci. Mater. Electron.-2019.- Vol. 30, - № 17. - P.15972.

6. Opuchovic, O. Magnetic nanosized rare earth iron garnets R3Fe5O12: Sol-gel fabrication, characterization and reinspection / O. Opuchovic, K. Aivaras, M. Kestutis, D. Baltrunas // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2017.-Vol.422, P.425-433. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.09.041

7. Гориш, А.В. Пьезоэлектрическое приборостроение: Физика сегнетоэлектрической керамики / А.В. Гориш, В.П. Дудкевич, М.Ф. Куприянов, А.Е. Панич, А.В. Турик. - М.: ИРПЖ Радиотехника. - 1999. - C. 368.

8. Lowe, T. Investigations and applications of severe plastic deformation / T.C. Lowe, R.Z. Valiev. - Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. - 2000. - Vol. 80, -ISBN: 978-0-7923-6281-4

9. Zhilyaev, A. Using high-pressure torsion for metal processing / A. Zhilyaev, T. Langdon // Progress in Materials Science. - 2008. - Vol. 53, - № 6. - P. 893-979. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2008.03.002

10. Segal, V. Plastic Working of Metals by Simple Shear / V. Reznikov, A. Drobyshevskiy, V. Kopylov // Russian Metallurgy. - 1981. - Vol. 1, - P. 99-105.

11. Smirnova, N. Evolution of the structure of fcc single crystal subjected to strong plastic deformation / N. Smirnova, V. Levit, V. Pilyugin, R. Kuznetsov // Fiz. Metal. Metalloved. - 1986. - Vol. 61, - № 6. - P.1170.

12. Horita, Z. An investigation of grain boundaries in submicrometer-grained Al-Mg solid solution alloys using high-resolution electron microscopy / Z. Horita, M. Furukawa, M. Nemoto, R.Z. Valiev, T.G. Langdon // Journal of Materials Research.

- 1996. - Vol. 11, - № 8. - P.1880 - 1890. https://doi.org/10.1557/JMR.1996.0239

13. Iwahashi, Y. Factors influencing the equilibrium grain size in equal-channel angular pressing: Role of Mg additions to aluminum / Y. Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon // Metallurgical and Materials Transactions A. - 1998. - Vol. 29, - P.2503-2510. https://doi.org/10.1007/s11661-998-0222-y

14. Kulagin, R. Modeling strain and density distributions during high-pressure torsion of pre-compacted powder materials / R. Kulagin, Y. Zhao, Y. Beygelzimer, L.S. Toth, M. Shtern // Materials Research Letters. - 2017. - Vol. 5, - № 3. - P.179-186.

15. Islamgaliev, R. Deformation Behaviour of Nanostructured Aluminum Alloy Processed by Severe Plastic Deformation / R. Islamgaliev, N. Yunusova, I. Sabirov, A. Sergueeva, R. Valiev // Materials Science and Engineering A. - 2001. - Vol 319,

- P. 877. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(01)01052-8

16. Valiev, R. TEM/HREM observations of nanostructured superplastic Ni3AI / R. Valiev,C. Song , S.X. McFadden, A.K. Mukherjee // Philosophical Magazine A. -2001. - Vol. 81, - № 1. - P.25-36. https://doi.org/10.1080/01418610108216615

17. Edwards, D. Microstructure and thermostability of a W-Cu nanocomposite produced via high-pressure torsion / D.Edwards, I. Sabirov ,W. Sigle, R. Pippan // Philosophical Magazine A. - 2012. - Vol. 92, - № 33. - P. 4151-4166. https://doi.org/10.1080/14786435.2012.704426

18. Sabirov, I. Formation of a W-25%Cu nanocomposite during high pressure torsion / I. Sabirov, R. Pippan // Scripta Materialia. - 2005. - Vol. 215-216, - P. 124131. https ://doi.org/ 10.1016/j.scriptamat.2005.02.017

19. Jonsen, S. Experimental characterization of CaCO3 powder for use in compressible gaskets up to ultra-high pressure / S. Jonsen, H. Haggblad // Powder Technology. - 2012. - Vol. 215-216, - P. 124-131. https://doi.org/10.1016Zj.powtec.2011.09.035

20. Пушин, В.Г. Микроструктура, фазовые превращения и свойства сплава Cu3Pd, подвергнутого интенсивной пластической деформации / В.Г. Пушин, Л.Н. Буйнова, В.П. Пилюгин, Н.И. Коуров, Л.И. Юрченко, А.В. Королев // 9-ый Международный симпозиум «Упорядочения в металлах и сплавах». OMA

- 9. Ростов-на-Дону. - 2006 г. - Труды симпозиума.- С. 255 - 257.

21. Глезер, А.М. Физика мегапластической (интенсивной) деформации твердых тел / А.М. Глезер, Л.С. Метлов // Физика твердого тела. - 2010. - Т. 52. - Вып. 6. - С. 1090 - 1097.

22. Figueiredo, R. Development of structural heterogeneities in a magnesium alloy processed by high-pressure torsion / R. Figueiredo, G. Langdon // Materials Science and Engineering A.- 2011. - Vol. 528, - № 13-14. - P. 4500-4506. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.02.048

23. Figueiredo, R. Deformation heterogeneity on the cross-sectional planes of a magnesium alloy processed by high-pressure torsion / R. Figueiredo, M. Aguilar, P. Cetlin, T. Langdon // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2011. - Vol. 42,

- № 10. - P. 3013-3021. https://doi.org/10.1007/s11661-011-0609-z

24. Tian, Y. Direct observations of microstructural evolution in a two-phase Cu-Ag alloy processed by high-pressure torsion / Y. Tian, X. An, S. Wu, Z. Zhang, R. Figueiredo, N. Gao, et al // Scripta Materialia. - 2010. - Vol. 63, - № 1. - P. 65-68. https://doi.org/10.1016/j .scriptamat.2010.03.014

25. Kawasaki, M. Review: achieving superplasticity in metals processed by high-pressure torsion / M. Kawasaki, T. Langdon // Journal of Materials Science. -2014.

- Vol. 49, - № 19. - P. 6487-6496. https://doi.org/10.1007/s10853-014-8204-5

26. Апарников, Г. Л. Механохимические явления при высоких давлениях / Г. Л. Апарников // Известия Сибирского отделения АН СССР. Серия химич. наук. -1984. - № 5. - С. 3 - 9.

27. Бобков, С.П. Модель вязкоупругого тела, учитывающая эффект механической активации / С.П. Бобков // Известия вузов. Химия и химич. технология. - 1991. - Т. 34. - № 6. - С. 89 - 92.

28.Xue, J. Nanosized Barium Titanate Powder by Mechanical Activation / J. Xue, J. Wang, D. Wan //Journal of the American Ceramic Society. - 2000. - Vol. 83, - № 1.

- P. 232-234. doi: 10.1111/j.1151-2916.2000

29. Kosanovic, D. Influence of mechanical activation on functional properties of barium hexaferrite ceramics / D. Kosanovic, V. A. Blagojevic, A. Maricic, S.Aleksic, B. Vlahovic // Ceramics International. - 2018. - Vol. 44, - № 6. - P. 66666672. doi:10.1016/j.ceramint.2018.01.07.

30. Аринштейн, А.Э. Механизм аномально быстрой диффузии в твердофазной полимерной матрице в условиях интенсивных силовых воздействий типа давления со сдвигом / А.Э. Аринштейн // Доклады РАН. -1997. - Т. 354. - №5.

- С. 485 - 488

31. Bochenek, D. Multi-component PZT ceramics obtained by mechanochemical activation and conventional ceramic technology / D. Bochenek, P. Niemiec, I. Szafraniak-Wiza // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. - 2020. - Vol. 142,

- P. 5-17. https://doi.org/10.1007/s10973-019-09141-4

32. Lee, S. Effects of mechanical activation on the sintering and dielectric properties of oxide-derived PZT / S. Lee, J. Xue, D. Wan, J. Wang // Acta Materialia. - 1999. - Vol. 47, - № 9. - P. 2633-2639. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(99)00141-X

33. Beitollahi, A. Phase formation study of PZT nanopowder by mechanical activation method at various conditions / A. Beitollahi, M. Moravej // Journal of Materials Science. - 2004. - Vol. 39, - № 9. - P. 5201 - 5207. https://doi.org/10.1023/B:JMSC.0000039210.77034.ae

34. Praveenkumar, B. Size effect studies on nanocrystalline Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 synthesized by mechanical activation route / B. Praveenkumar, G. Sreenivasalub, H. Kumar, D. Kharat // Materials Chemistry and Physics. - 2009. - Vol. 117, - P. 338340. https://doi.org/ 10.1016/j. matchemphys .2009.06.032

35. Maurya, D. BiFeO3 ceramics synthesized by mechanical activation assisted versus conventional solid-state-reaction process: A comparative study / D. Maurya,

H. Thota., K. Nalwa, A. Garg // Journal of Alloys and Compounds. - 2009. - Vol. 477, - № 1-2. - P. 780-784. doi: 10.1016/j.jallcom.2008.10.155.

36. Jartych, E. Comparative X-ray diffraction and Mossbauer spectroscopy studies of BiFeO3 ceramics prepared by conventional solid-state reaction and mechanical activation / E. Jartych, A. Lisinska-Czekaj, D. Oleszak, D. Czekaj // Materials Science-Poland. - 2013, Vol. 31, - № 2. - P.211-220. doi:10.2478/s13536-012-0093-

I.

37. Layek, S. Enhancement in magnetic properties of Ba-doped BiFeO3 ceramics by mechanical activation / S. Layek, H. C.Verma, A. Garg, // Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - Vol. 651, - P. 294-301. doi: 10.1016/j.jallcom.2015.08.057.

38. Perejón, A. Structural, Optical, and Electrical Characterization of Yttrium-Substituted BiFeO3 Ceramics Prepared by Mechanical Activation / A. Perejón, Gil-E. González, P. E. Sánchez-Jiménez, J. M. Criado, L. A. Pérez-Maqueda // Inorganic Chemistry. -2015. - Vol. 54, - № 20. - P. 9876-9884. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5b01654

39. Savinov, M. Dielectric and polarization studies of magnetoelectric coupling in non-relaxor Pb(Fe05Tao.5)O3 multiferroic ceramics / M. Savinov, P. Bednyakov, S.I. Raevskaya, A.A. Gusev, V.P. Isupov, I.P. Raevski, V.V. Titov, H. Chen, S.A. Kovrigina, C.-C. Chou, T.A. Minasyan, M. Malitskaya // Ferroelectrics. - 2017. -Vol. 509, - P. 80 - 91. https://doi.org/10.1080/00150193.2017.1294039

40. Ahmadzadeh, M. The effects of mechanical activation energy on the solid-state synthesis process of BiFeO3 / M. Ahmadzadeh, A. Ataie, E. Mostafavi // Journal of Alloys and Compounds. -2015. - Vol. 622, - P. 548-556. https://doi.org/10.1016/jjallcom.2014.10.135

41. Song, C. Novel Multiferroic-Like Nanocomposite with High Pressure-Modulated Magnetic and Electric Properties / C. Song, C. Xu, W. Liedienov, N. Fesych, I. Beygelzimer // Advanced Functional Materials. - 2022. - Vol. 32, - № 30. - P.211-220. https://doi.org/10.1002/adfm.202113022

42. Пруцакова, Н.В. Влияние интенсивной пластической деформации на структуру титанатов бария, свинца и кадмия / Н.В. Пруцакова, Ю.В. Кабиров, Е.В. Чебанова, Ю.В. Куприна, М.Ф. Куприянов // Письма в Журнал технической физики. - 2005. - Т. 31. Вып. 19. - С. 53 - 58.

43. Абдулвахидов, К.Г. Управление физическими свойствами сегнетокерамики PbIno.5Nbo.5O3 интенсивным силовым воздействием и сдвиговой деформацией / К.Г. Абдулвахидов, М.А. Витченко, И.В. Мардасова, Э.Н. Ошаева, Б.К. Абдулвахидов // Журнал технической физики. - 2007. - Т. 77. - Вып. 11. - C. 69 - 73.

44. Makhnev, A. Optical spectra of nanoceramics of yttrium-iron garnet Y3Fe5O12 obtained by the method of intense plastic deformation / A. Makhnev, B. A. Gizhevskii, L. V. Nomerovannaya // JETP Letters. -2010. - Vol. 91, - № 2. - P. 7982. doi: 10.1134/s0021364010020062

45. Mesilov, V. Valence states of iron ions in nanostructured yttrium iron garnet Y3Fe5O12 studied by means of soft X-ray absorption spectroscopy / V. Mesilov,

V.Galakhov, B.Gizhevskii, N. Lobachevskaya, M. Raekers , C. Taubitz, M. Neumann // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. -2012. -Vol. 185, - № 12/ - P. 598-601. doi: 10.1016/j.elspec.2013.01.010

46. Noheda, B. Stability of the monoclinic phase in the ferroelectric perovskite PbZr1-xTixO3 / B. Noheda, D. E. Cox, G. Shirane, R. Guo, B. Jones, and L. E. Cross // Physical Review B. -2000. - Vol. 63, - № 1. - P.014103. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.63.014103

47. Heywang, W. Piezoelectricity: Evolution and Future of a Technology [Springer Series in Materials Science, Volume 114. ISBN 978-3-540-68680-4]. Springer Berlin Heidelberg, 2008. DOI: 10.1007/978-3-540-68683-5

48. Soares, M.R. Phase coexistence region and dielectric properties of PZT ceramics / M.R. Soares, A.M.R. Senos, P.Q. Mantas // Journal of the European Ceramic Society. - 2000. - Vol. 20, - № 3. - Р. 321 - 334. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(99)00170-3

49. Турик, А.В. Особенности поведения пьезокерамики системы Pb(ZrxTi1-x)O3 вблизи области морфотропного перехода / А.В. Турик, М.Ф. Куприянов, Е.Н. Сидоренко, С.М. Зайцев // Журнал технической физики. - 1980. - Т. 50. Вып. 10. С. 2146 - 2151.

50. Fu, H. Polarization rotation mechanism for ultrahigh electromechanical response in single-crystal piezoelectrics / H. Fu, R. E. Cohen // Nature. -2000. - Vol. 403, -№6767. - P. 281-283. DOI 10.1038/35002022

51. Frantti, J. High-pressure neutron study of the morphotropic lead-zirconate-titanate: Phase transitions in a two-phase system / J. Frantti, Y. Fujioka, J. Zhang, S. Wang, S.C. Vogel, R.M. Nieminen, A.M. Asiri, Y. Zhao, A.Y. Obaid, I.A. Mkhalid // Journal Applied Physics. - 2012. - Vol. 112, -№1. - P. 1- 7.

53. Ricote, J. Studies of the ferroelectric domain configuration and polarization of rhombohedral PZT ceramics / J. Ricote, R. W. Whatmore, D. J. Barber // Journal of

Physics: Condensed Matter. -1999. - Vol. 12, - № 13. - P. 323-337. doi: 10.1088/0953-8984/12/3/311

54. Espinosa, G.P. Crystal chemical study of the rare earth iron garnets / G.P. Espinosa // J. Chem. Phys. - 1962. - Vol. 37, - P.2344-2347. https://doi.org/10.1063/L1733008

55. Sayetat, F. Huge magnetostriction in TbsFesOu, DysFesOu, HosFesOu, Er3Fe5O12 garnets / F. Sayetat, // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. -1986. -Vol. 58, - № 3-4. - P. 334-346. https://doi.org/10.1016/0304-8853(86)90456-7

56. Gilleo, M.A. Ferromagnetic insulators: Garnets / M.A. Gilleo // Handbook of Ferromagnetic Materials. -1980. - Vol. 2, - P. 1-53. https://doi.org/10.1016/S1574-9304(05)80102-6

57. McCloy, J. S. Sublattice Magnetic Relaxation in Rare Earth Iron Garnets / J. S. McCloy, B. Walsh // IEEE Trans. Magn. - 2013. - Vol. 49, - P. 4253-4256. DOI: 10.1109/TMAG.2013.2238510

58. Caffarena, V. R. Samarium-iron garnet nanopowder obtained by co-precipitation / V. R. Caffarena, T. Ogasawara, M. S. Pinho, J. L. Capitaneo // Latin American applied research. -2006. - Vol. 36, - P.137-140.

59. Praveena, K. Effect of Gd3+ on dielectric and magnetic properties of Y3Fe5O12 / K. Praveena, and S. Srinath // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2014.

- Vol. 349. - P. 45-50. https://doi.org/10.1016/jjmmm.2013.08.035

60. Tsidaeva, N. Hydrothermal Synthesis of Various Magnetic Properties of Controlled Micro/Nanostructured Powders and Films of Rare-Earth Iron Garnet / N. Tsidaeva, A. Nakusov, S. Khaimanov,W. Wang // Nanomaterials. - 2021. - Vol. 11,

- № 4. - P.972. https://doi.org/10.3390/nano11040972.

61. Li, C. Spin reorientation, normal and inverse magnetocaloric effects in heavy rare-earth iron garnets / C. Li, Y. Qiu, G. Barasa, S. Yuan // Ceramics International.

- 2020. - Vol. 46, - № 11. - P. 18758-18762. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.04.191

62. Пятаков, А.П. Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики /А.П. Пятаков, А.К. Звездин //УФН. - 2012. -Т.182, - № 6. - С. 593-611.

63. Вагнер, Д.В. Электромагнитные характеристики порошков мультиферроиков в микроволновом диапазоне /Д.В. Вагнер, О.А. Кочеткова // IX Международная конференция студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук». Томск. - 2012. - 24 - 27 апреля. С. 41-43.

64. Wu, J. Multiferroic bismuth ferrite-based materials for multifunctional applications: Ceramic bulks, thin films and nanostructures / J. Wu, Z. Fan, D. Xiao, J. Zhu, J. Wang // Prog. Mater. Sci. - 2016. - Vol. 84, - P.335-402. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.09.001

65. Arnold, D. Composition-driven structural phase transitions in rare-earth-doped BiFeO3 ceramics: A review / D. Arnold // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. - 2015. - Vol.62, - P. 62-82. DOI: 10.1109/TUFFC.2014.006668

66. Lee, J. Variations of ferroelectric of-centering distortion and 3d-4p orbital mixing in La-doped BiFeO3 multiferroics / J.-H. Lee, et al. // Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. - 2010. - Vol.82, - №. 4. - P.045113. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.045113

67. Palai, R. p phase and y-P metal-insulator transition in multiferroic BiFeO3 / R. Palai, R. S. Katiyar, H. Schmid, P. Tissot, S. J. Clark, J. Robertson, S. A. T. Redfern, G. Catalan, J. F. Scott // Physical review. B, Condensed matter, - 2008, Vol. 77, -P.1-11. https://doi.org/10.48550/arXiv.0705.2883

68. Neaton, J. B. First-principles study of spontaneous polarization in multiferroic BiFeO3 / J. B. Neaton, C. Ederer, U. V. Waghmare, N. A. Spaldin, K. M. Rabe // Phys. Rev. B. - 2005. - Vol. 71. - P. 014113. https://doi.org/10.48550/arXiv.cond-mat/0407679

69. Lebeugle, D. Room-temperature coexistence of large electric polarization and magnetic order in BiFeO3 single crystals / D. Lebeugle, D. Colson, A. Forget, M. Viret, P. Bonville, J.F. Marucco, S. Fusil // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 76, - P. 024116. DOI: 10.1103/PhysRevB.76.024116

70. Shvartsman, V. V. Large bulk polarization and regular domain structure in ceramic BiFeO3 / V. V. Shvartsman, W. Kleemann // Appl. Phys. Lett. - 2007. -Vol. 90. - P. 172115. D0I:10.1063/1.2731312

71. Wang, J. Epitaxial BiFe03 multiferroic thin film heterostructures / J. Wang, J. B. Neaton, H. Zheng, V. Nagarajan, S. B. Ogale, B. Liu, D. Viehland, V.Vaithyanathan //Science. - 2003. - Vol. 299, - P. 1719-1722. DOI: 10.1126/science.1080615

72. Catalan, G. Physics and applications of bismuth ferrite / Catalan, G., Scott, J. F // Advanced Materials. - 2009.- Vol. 21, - № 24. - P. 2463 - 2485. doi: 10.1002/adma.200802849

73. Kumari, S. Dielectric anomalies due to grain boundary conduction in chemically substituted BiFeO3 / Kumari, S. et al // J. Appl. Phys. - 2015. - Vol.117, - P.114102. DOI: 10.1063/1.4915110

74. Catalan, G. Physics and applications of bismuth ferrite / G. Catalan, J. F. Scott // Advanced Materials. - 2009. - Vol. 21, - № 24. - P. 2463 - 2485. doi: 10.1002/adma.200802849

75. Fischer, P. Temperature dependence of the crystal and magnetic structures of BiFeO3 / P. Fischer, M. Polomska, I. Sosnowska, M. Szymanski // Journal of Physics C: Solid State Physics. - 1980. - Vol. 13, - P. 1931-1940. DOI:10.1088/0022-3719/13/10/012

76. Пятаков А. П. Магнитоэлектрические и флексомагнитоэлектрические эффекты в мультиферроиках и магнитных диэлектриках / А. П. Пятаков. -Москва, 2013. -212 с. 38.

77. Sosnowska, I. Spiral magnetic ordering in bismuth ferrite / I. Sosnowska, T. Peterlin-Neumaier, E. Steichele // J. Phys. C: Solid State Phys. - 1982. - Vol. 15. -P. 4835-4846. DOI: 10.1088/0022-3719/15/23/020

78. Lebeugle, D. Electric-Field-Induced Spin Flop in BiFeO3 Single Crystals at Room Temperature / D. Colson, A. Forget, M. Viret, A.M. Bataille, A. Gukasov // Phys Rev Lett. - 2008. - Vol.100, - P.227602. DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.227602

79. Ramesh, R. Multiferroics: progress and prospects in thin films / R. Ramesh, N.

A. Spaldin // Nature Materials. - 2007. - Vol.6, - P.21-29. DOI: 10.1038/nmat1805

80. Денисов, В.М. Оксидные соединения системы оксид висмута(Ш) - оксид железа(Ш). Получение и фазовые равновесия / В.М. Денисов, Н.В. Бело-усова,

B.П. Жереб, и др. //J. Of Siberian Federal University. Chemistry. -2012. - Т. 2. -№ 5. -С. 146-167

81. Филипьев, В.С. Получение BiFeO3 и определение элементарной ячей-ки./В.С.Филипьев, Н.П.Смолянинов, Е.Г.Фесенко и др. // Кристаллогра-фия. -1990. Т. 5, № 6. -С. 958-959.

82. Командин, Г.А. Оптические свойства керамики BiFeO3 в диапазоне частот 0,3 - 3,0 THz /Г.А.Командин, В.И.Торгашев, А.А.Волков и др. // ФТТ. - 2010. -Т. 52. № 4. -С. 684-692.

83. Kumar, M. Ferroelectricity in a pure BiFeO3 ceramic / M. M. Kumar, V. R. Palkar, K. Srinivas, S. V. Suryanarayana // Appl. Phys. Lett. -2000. - Vol.76, -P.2764-2766. DOI: 10.1063/1.126468

84. Wang, Y. Room-temperature saturated ferroelectric polarization in BiFeO3 ceramics synthesized by rapid liquid phase sintering / Y. P. Wang, M. F. Zhang // Appl. Phys. Lett. - 2004. - Vol.84. - P.1731-1733. DOI:10.1063/1.1667612

85. Silva, J. BiFeO3: A Review on Synthesis, Doping and Crystal Structure / J. Silva, A. Reyes, H. Esparza, H. Camacho, L. Fuentes // Integr. Ferroelectr. - 2011. - Vol. 126, - P. 47-59. DOI:10.1080/10584587.2011.574986

86. Wu, J. Multiferroic bismuth ferrite-based materials for multifunctional applications: Ceramic bulks, thin films and nanostructures / J. Wu, Z. Fan, D. Xiao, J. Zhu, J. Wang // Prog. Mater. Sci.-2016. - Vol.84, - P.335-402. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2016.09.001

87. Qing-hui, J. Synthesis and properties of multiferroic BiFeO3 ceramics / Q. Jiang, C. Nan, Y. Wang, Y. Liu // Journal of Electroceramics. -2008. - Vol.21, - №1-4, P. 690-693. doi: 10.1007/s10832-007-9265-5.

88. Sharma, S. Structural, electrical, optical and dielectric properties of sol-gel derived (1 - x) BiFeO3 - (x) Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 novel multiferroics materials / S. Sharma, J.M. Siqueiros, G. Srinet, S. Kumar, B. Prajapati, R. Dwivedi // Journal of Alloys and Compounds. - 2017. - Vol.682, - P.723-729. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.10.144

89. Adhlakha, N. Structural, dielectric, magnetic, and optical properties of Ni0.75Zn0.25Fe2O4-BiFeO3 composites / N. Adhlakha, K. L. Yadav // Journal of Materials Science. -2014. - Vol. 49, -№ 13. - P. 4423-4438. doi:10.1007/s10853-014-8139-x

90. Choudhary, R. N. Structural and electrical properties of BiFeO3-Pb(Zr,Ti)O3 composites / R. N. Choudhary, K. Perez, P. Bhattacharya, R. S. Katiyar // Applied Physics A. - Vol.86, -№ 1. - P. 131-138. doi:10.1007/s00339-006-3725-7

91. Randall, C. A. Intrinsic and Extrinsic Size Effects in FineGrained Morphotropic-Phase-Boundary Lead Zirconate Titanate Ceramics / C. A. Randall, N. Kim, J. P Kucera, W. Cao // Journal of the American Ceramic Society. -1998. - Vol. 81, - №. 3. - P. 677-688. doi: 10.1111/j.1151-2916. 1998.tb02389.x

92. James, N. K. Piezoelectric and mechanical properties of fatigue resistant, self-healing PZT-ionomer composites / N. K. James, U. Lafont, S. van der Zwaag, and W. A. Groen // Smart Materials and Structures. -2014. - Vol. 23, - № 5. - P.055001. DOI: 10.1088/0964-1726/23/5/055001

93. Kim, H. Outstanding mechanical properties of ultrafine-grained Al7075 alloys by high-pressure torsion / H. Kim, H. Ha, J. Lee, S. Son, H. S. Kim, H. Sung, J. B. Seol, and J. G. Kim // Materials Science and Engineering: A, -2021, Vol. 810,P. 141020. DOI: 10.1016/j.msea.2021.141020

94. Миркин, Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов / Л.И. Миркин М.: Из-во физико-математические литературы. - 1961. - 864 с.

95. Guarany, C. A. Infrared studies of the monoclinic-tetragonal phase transition in Pb(Zr,Ti)O3 ceramics / C. A. Guarany, L. H. Z. Pelaio, E. B. Arajo, K. Yukimitu, J. C. S. Moraes, and J. A. Eiras // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2003. -Vol.15, - No 27. - P.4851. DOI:10.1088/0953-8984/15/27/316

96. Araujo, E. B. Structural Phase Transitions of PbZr0.52Ti048O3 Ceramic: An Infrared Spectroscopy Study /. E. B. Araujo, C. A. Guarany, K. Yukimitu, J. A. Eiras // Ferroelectrics. - 2006. - Vol.337, - No 1. - P.145. DOI:10.1080/00150190600716481

97. Tütüncü, H. Electronic structure and lattice dynamical properties of different tetragonal phases of BiFeO3 / H. Tütüncü, G. Srivastava // Journal Physical Review B. - 2008. - Vol.78, - No 23. - P. 235209. DOI:10.1103/PhysRevB.78.235209

98. Iskhakov, R.S. Magnetic Microstructure of Amorphous, Nanocrystalline, and Nanophase Ferromagnets / R.S. Iskhakov, S.V. Komogortsev // Physics of Metals and Metallography. - 2011. - Vol. 112, - No. 7. - P. 666-681. DOI:10.1134/S0031918X11070064

99. Игнатченко, В.А. Закон приближения намагниченности к насыщению в аморфных ферромагнетиках / Игнатченко В. А., Исхаков Р.С., Попов Г.В. // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. - 1982. - Т. 82. - №5. -с. 1518-1531

100. Zhang, H. The law of approach to saturation in ferromagnets originating from the magnetocrystalline anisotropy / H. Zhang, D. Zeng, Z. Liu // J. Magn. Magn. Mater. -2010. - Vol. 322. - P. 2375-2380. DOI:10.1016/j.jmmm.2010.02.040

101. Frolov, G.I. Magnetic properties of nanoparticles of 3d metals / G.I. Frolov, O.I. Bachina, M.M. Zav'yalova, S.I. Ravochkin // Technical Physics. - 2008. - Vol. 53, - P.1059-1064. DOI: 10.1134/S1063784208080136

102. Manzoor, A. Effects of Size and Oxygen Annealing on the Multiferroic Behavior of Bismuth Ferrite Nanoparticles / A. Manzoor, S. K. Hasanain, A. Mumtaz, M. F. Bertino, and L. Franzel, J // Journal of Nanoparticle Research. -2012. - Vol.14, - No. 12. - P.1310. DOI:10.1007/s11051-012-1310-x

103. Kothari, D. Multiferroic properties of polycrystalline Bi1-xCaxFeO3 / D. Kothari, V. R. Reddy, A. Gupta, V. Sathe, A. Banerjee, S. M. Gupta, and A. M. Awasthi // Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 91, - No. 20. - P. 202505. https://doi.org/10.1063Z1.2806199

104. Lemanov, V. V. Giant dielectric relaxation in SrTiO3-SrMg1/3Nb2/3O3 and SrTiO3-SrSc1/2Ta1/2O3 solid solutions / V. V. Lemanov, A. V Sotnikov, E. P. Smirnova, and M. Weihnacht // Physics of the Solid State. - 2002. - Vol. 44, -P.2039-2049. DOI: 10.1134/1.1521453

105. Hench, L. L. Principles of Electronic Ceramics / L.L. Hench, J.K. West // Wiley-Interscience, New York, -1990.

106. Quindeau, A. Four-state ferroelectric spin-valve / I. Fina, X. Marti, G. Apachitei, P. Ferrer, C. Nicklin, E. Pippel, D. Hesse, M. Alexe // Scientific Reports . - 2015. - Vol. 5, - No.1. -P. 9749. DOI:10.1038/srep09749

107. Narimanov, E. E. Transition temperature and magnetoresistance in doubleexchange compounds with moderate disorder / E. E.Narimanov, C. M. Varma // Phys. Rev. B. - 2001. - Vol.65,- P.024429. DOI:10.1103/PhysRevB.65.024429

108. Patankar, K. K. Dielectric behaviour in magnetoelectric composites / K. K. Patankar, S. S. Joshi, B. K. Chougule // Physics Letters A. - 2005. -Vol. 346, - No.

5-6. - P. 337-341. doi: 10.1016/j.physleta.2005.06.099

109. Kumar, A. Magnon Raman spectroscopy and in-plane dielectric response in BiFeÜ3: Relation to the Polomska transition / A. Kumar, J. F. Scott, and R. S. Katiyar // Phys. Rev. B. - 2012. - Vol. 85, - No.224410. DÜI:10.1103/PhysRevB.85.224410

110. Pattanayak, S. Impedance spectroscopy of Gd-doped BiFeO3 multiferroics / S. Pattanayak, B.N. Parida, P.R. Das, R.N.P. Choudhary // Appl. Phys. A. -2013. - Vol. 112, - P.387. https://doi.org/10.1007/s00339-012-7412-6

111. Hodge, I. M. Impedance and modulus spectroscopy of polycrystalline solid electrolytes / M. Hodge, M. D. Ingram, and A. R. West // Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. - 1976. - Vol. 74, -No. 2. - P. 125-143. DOI: 10.1016/S0022-0728(76)80229-X

112. Macdonald, J. R. Impedance spectroscopy and its use in analyzing the steady-state AC response of solid and liquid electrolytes / J. R. Macdonald // Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. - 1987. - Vol. 223. -No. 1-2. - P. 25-50. doi: 10.1016/0022-0728(87)85249-x

113. Pradhan, D. K. Effect of Mn substitution on electrical and magnetic properties of Bi0.9La0.1FeÜ3 / D. K. Pradhan, N. P.Choudhary, C. Rinaldi, R. S. Katiyar // J. Appl. Phys. - 2009. - Vol. 106, - No. 2. - P. 024102. https://doi.org/10.1063/L3158121

114. Sen, S.Impedance studies of Sr modified BaZr0.05Ti0.95O3 ceramics / S. Sen, R. N. P. Choudhary // Materials Chemistry and Physics. - 2004. - Vol. 87, - No.2-3. -P. 256-263. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2004.03.005

115. Manjunatha, K. Structural, electronic and magnetic properties of Sc3+ doped CoCr2O4 nanoparticles / K. Manjunatha, V. J. Angadi, R. A. P. Ribeiro, M. C. Oliveira // New J. Chem. - 2020. - Vol. 44, - P.14246. DOI: 10.1039/D0NJ03062G

116. Tauc, J. Optical Properties and Electronic Structure of Amorphous Germanium / J. Tauc, R. Grigorovici, A. Vancu // Physica Status Solidi. -1966. - Vol. 15, - P. 627. DOI: 10.1002/PSSB.19660150224

117. Wooten, F. Optical properties of solids / F. Wooten // Academic Press, - 1972, New York, P. 42-84.

118. Davis, E.A. Conduction in Non-Crystalline Systems V. Conductivity, Optical Absorption and Photoconductivity in Amorphous Semiconductors / E.A. Davis, N.F. Mott // The Philosophical Magazine. -1970. - Vol. 22, - P. 903-922.

119. Zeljkovic, S. Structural, magnetic and optical properties of BiFeO3 synthesized by the solvent deficient method / S. Zeljkovic, T. Ivas, H. Maruyama, J.C. Nino // Ceram. Int. - 2019. - Vol. 45, - P. 19793-19798. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.06.234

120. Medarde, J. High pressure neutron-diffraction study of the metallization process in PrNiO3 / J. Medarde, J. Mesot, P. Lacorre, S. Rosenkranz, P. Fischer and K. Gobrecht // Phys. Rev. B. -1995. - Vol. 52, - P. 9248. DOI: 10.1103/PhysRevB.52.9248

121. Abdulvakhidov, K.G. Nanostructured SmFeO3 electrophysical properties / K.G. Abdulvakhidov, S.N. Kallaev, M.A. Kazaryan, P.S. Plyaka, S.A. Sadikov, M.A. Sirota // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2016. -Vol. 112, - №1 - P. 012020. DOI 10.1088/1757-899X/112/1/012020

Список публикаций автора:

Статьи, опубликованные в журналах, входящих в базы данных международных индексов научного цитирования Scopus и/или Web of Science

A1. The influence of the structural defects on the physical properties of Er3Fe5O12 ferrite-garnet / K. Abdulvakhidov, A. Soldatov, I. Dmitrenko, Zhengyou Li, S. Kallaev, Z. Omarov // Results in Physics. - 2021. - Vol. 22. - P. 103905. -https://doi.org/10.1016/j.rinp.2021.103905

A2. Physical properties and structure of mechanically activated solid solution Pb(Zr07Ti03)O3 / K. Abdulvakhidov, I. Dmitrenko, A. Soldatov, Zhengyou Li, M. Sirota // Applied Physics A. - 2022. - Vol. 128, №1. - P. 88. -https://doi.org/10.1007/s00339-021-05226-w.

А3. Influence of structural defects on the physical properties of BiFeO3 / I. Dmitrenko, K. Abdulvakhidov, A. Soldatov, A. Kravtsova, Zhengyou Li, M. Sirota, P. Plyaka, B. Abdulvakhidov // Applied Physics A. - 2022. - Vol. 128, №. 12. - P. 1128. - https://doi.org/10.1007/s00339-022-06271-9.

А4. Structure, dielectric, optical and magnetic properties of xBiFeO3-(1-,x)PbZr0.9Ti0.1O3 composites / I. Dmitrenko, K. Abdulvakhidov, A. Soldatov, A. Kravtsova, B. Abdulvakhidov, A. Alshoekh, Zhengyou Li, M. Vitchenko, I. Mardasova, M. Sirota // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. -2023. - Vol. 34, № 30. - P. 2044. - https://doi.org/10.1007/s10854-023-11527-y.

Тезисы докладов, опубликованные в материалах международных конференций и школ.

А5. The influence of mechanical activation on the structure and physical properties of PbZr0.7Ti0.3O3 / I. Dmitrenko, K. Abdulvakhidov, Li Zhengyou, M. Sirota, I. Mardasova, M. Vitchenko // 10th Anniversary International Conference on "Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications" (PHENMA 2021-2022), Divnomorsk, Russia, May 23-27, 2022: Abstracts & Schedule. -Rostov-on-Don; Taganrog: Southern Federal University Press, 2022. - P. 141-142

А6. Формирование физических свойств Er3Fe5O12 методом механоактивации / И. Дмитренко, К. Абдулвахидов, Б. Абдулвахидов, М. Сирота, И. Мардасова, М. Витченко // LIV Школа ПИЯФ по физике конденсированного состояния ФКС-2020, 16-21 марта 2020 г., Санкт-Петербург: сборник тезисов и список участников. - Гатчина : НИЦ "Курчатовский институт" 2020. - С. 75. -http://fks2020.pnpi.spb.ru/media/Sbornik tez FKS 2020 v 3.pdf.

А7. Физические свойства и структура Er3Fe5O12 / И. Дмитренко, К. Абдулвахидов, М. Сирота, И. Мардасова, М. Витченко // Тезисы докладов XXI Всероссийской школы-семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-21), 18-25 марта 2021 года / Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН [и др.]. - Екатеринбург : ИФМ УрО РАН, 2021. - С. 246. - https://nanophys.ru/data/documents/Tezisy-SPFKS-21 .pdf.

А8. Physical properties and structure of mechanically activated solid solution Pb(Zr0.vTi0.3)O3 / I. Dmitrenko, K. Abdulvakhidov, Z. Li, M. Sirota //10(15) международный семинар по физике сегнетоэластиков : материалы 10(15) Международного семинара (г. Воронеж, 18-21 сентября 2022 г.). - Воронеж : ФГБОУ ВО "Воронежский государственный технический университет", 2022. - P. 83. - https: //isfp. cchgeu. ru/upload/staff/upr-nauki-i-innov/RPSandISFP/ISFP-10 %D 1 %81 %D0%B 1%D0%BE%D 1 %80%D0%BD%D0%B8%D0%BA%20% D1 %82%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D 1 %81 %D0%BE%D0%B2.pdf.

A9. Physical Properties and Structure of xBiFeO3 - (1 - x)PbZr0.9Ti0.1O3 Composites / I. Dmitrenko, Z. Li, K. Abdulvakhidov, A. Alshoekh, B. Abdulvakhidov, P. Plyaka, M. Sirota // 2023 International Conference on "Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications" (PHENMA 2023), Surabaya, Indonesia, October 3-8, 2023 : Abstracts & Schedule. - Rostov-on-Don ; Taganrog : Southern Federal University Press, 2023. - P. 145-146. -https://phenma2023.sfedu.ru/files/PHENMA 2023 Abstracts & Schedule Surab aya Indonesia Oct 2023.pdf.