Low-temperature neutron diffraction and magnetic studies on the magnetoelectric multiferroic Pb(Fe0.534Nb0.4W0.066)O3

We report detailed low-temperature magnetic and neutron diffraction studies on 0.8 Pb(Fe0.5Nb0.5)O3�0.2 Pb(Fe0.67W0.33)O3 which is written as Pb(Fe0.534Nb0.4W0.066)O3 (PFWN) in the general form. Magnetic susceptibility measurement data show that PFN exhibits antiferromagnetic to paramagnetic transition (TN) around 155 K (Matteppanavar et al. in J Mater Sci 50:4980�4993. doi:10.1007/s10853-015-9046-5, 2015). In the present solid solution, the magnetic susceptibility (�) shows Néel temperature enhanced up to around 187 K. Temperature-dependent neutron diffraction studies well support the tuning up of TN from 155 to 187 K. On decreasing the temperature, for T < TN (TN = 187 K), an extra peak grows at scattering vector Q = 1.35 à �1, which indicates the onset of antiferromagnetic ordering. The observed magnetic structure is G-type antiferromagnetic with the propagation vector, k = 0.25, 0.5, 0.5. The refined monoclinic lattice parameters (a, b and c), angle (β), unit cell volume, derivative of unit cell volume, magnetic moments and integrated intensity of magnetic peak (111) show anomaly around the TN, which is a manifestation of spin�lattice coupling. Also, the lattice parameters (a, b and c) and unit cell volume exhibit negative thermal expansion below TN and a large thermal expansion above TN. © 2017, Springer Science+Business Media New York

Étude de système quaternaire xPbZrO3-yPbTiO3- zPb(Mg1/3, Nb2/3)1/2O3- zPb(Ni1/3,Sb2/3)1/2O3 près de la frontière morphotropique de phase(FPM)

Dans ce travail de recherche nous nous sommes intéressés à l’élaboration et la caractérisation des céramiques ferroélectriques dans un système quaternaire Pb1-x Mx[Zr0,50,Ti0,48 (Mg1/3,Nb2/3)0,01 (Ni1/3,Sb2/3)0,01]O3, abrégée PZTMNNS-Mx, près de la MPB. Un dopage, en site A de la structure pérovskite, avec un taux fixe : x=2% par certains aditifs Mx: Gd ; Eu ; Ca ; Sr a été réalisé sur ce système. L’objectif principal de cette étude est de voir l’effet de ce nouveau dopage et sa corrélation avec tous les paramètres structuraux et physiques. Pour cela, quatre compositions (PZTMNNS-Gd ; PZTMNNS-Eu ; PZTMNNS-Ca et PZTMNNS-Sr) ont été préparées par la méthode de synthèse à voie solide. Dans un premier temps, une étude détaillée sur les conditions thermiques (température, vitesse de chauffe et temps de maintien) a été menée pour optimiser le profil thermique de la formation de la phase pérovskite PZT, pour nos composés. Cette étude nous a permis de suggérer le profil thermique : Tcal=900°C ; V=2°/min ; t=6h pour la synthèse de toutes les compositions. Dans un second temps, une étude détaillée sur l’influence de chaque cation choisi sur les caractéristiques structurales, diélectriques et mécaniques du système de base, a été réalisée. Différentes techniques de caractérisation ont été utilise pour cette étude. Pour la caractérisation structurale : la Pycnomètrie à Hélium, la Granulométrie Laser, le MEB, le EDS, le DRX, le RAMAN et pour la caractérisation diélectrique : un pont d’impédance et pour la caractérisation mécaniques: l’échographies ultrasonore. Les résultats ainsi obtenus nous ont révélés que, les quatre systèmes cristallisent dans la phase MPB, et leur structure est stable à une température de frittage de 1180°C, ce qui a été confirmé par l’étude Raman. Ces systèmes peuvent être considérés comme des céramiques douces. Ils ont montré une forte réponse électrique dans une large gamme de température et de fréquences en spécifiant les deux systèmes PZTMNNS-Gd ; PZTMNNS-Eu. Le système PZTMNNS-Sr a montré un comportement relaxeur comparant au système PZTMNNS-Gd qui a montré un comportement ferroélectrique normal. Ces propriétés rendent nos matériaux utiles dans différents domaines