Magnetoelectric heterojunction properties of multiferroic materials
Multiferroik malzemelerin magnetoelektrik heteroeklem özellikleri
- Tez No: 633377
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET MACİT ÖZENBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Energy, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Bizmut ferrit (BiFeO3) birden fazla birincil ferroik düzeni tek bir fazda gösterdiği için son zamanlarda büyük ilgi görmektedir. Bu çalışmanın ilk bölümünde, hidrotermal yöntemle bizmut ferrit parçacıklarının üretimi için reaksiyon sıcaklığı, süresi ve çözeltideki mineralleştirici konsantrasyonu gibi optimum parametreler belirlenmiştir. İkinci bölüm, Yb katkısının bizmut ferritin (BiFeO3) yapısal, manyetik ve elektriksel özellikleri üzerindeki etkisinin araştırılmasını içermektedir. İyi kristallenmiş BiFeO3 (BFO) ve Yb katkılı BiFeO3 tozları (Bi1-xYbxFeO3: x = 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.1) tipik bir hidrotermal yöntemle başarıyla sentezlenmiştir. X-ışını kırınımı (XRD), tozların R3c uzay grubuyla eğilmiş rombohedral kristal yapıya sahip olduğunu ortaya çıkarmıştır. Alan emisyonu taramalı elektron mikroskobu (FESEM) çalışmaları, farklı büyüklükteki alt parçacıklardan oluşan küboidal tip bir morfoloji göstermiştir. Yb içeriğindeki artışın parçacık büyümesini geciktirdiği, bu nedenle küboidal parçacıkların boyutunu azalttığı görülmüştür. Öte yandan, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), kafes içindeki oksijen içeriğinin katkılı BiFeO3 tozlarında % 7.04'ten % 39.97'ye yükseldiğini göstererek Yb katkılamasının yapıdaki oksijen eksikliğini azalttığını ve daha fazla M-O-M bağının oluştuğunu belirtmektedir. Titreşimli nümune manyetometre (VSM) ölçümleri, en yüksek doygunluk manyetizasyon değerinin zayıf ferromanyetik davranış gösteren % 3 Yb katkılı BFO'da 0.09 emu/g olarak elde edildiğini ortaya koymuştur. Örneklerin kalıntı polarizasyon (Pr) değerini bulmak için ise ferroelektrik ölçümler yapılmıştır. Tüm nümuneler arasında 0.37 μC/cm2 ile en yüksek Pr değeri % 3 Yb katkılı BFO'da elde edilmiştir. Dielektrik ölçümlerinden, Yb'nin BiFeO3 perovskit yapısına dahil edilmesinin M-O-M bağlarının oluşumunu arttırdığı kanıtlanarak, en yüksek dielektrik sabiti ve en düşük dielektrik kaybı Bi0.9Yb0.1FeO3 nümunesinde elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Bismuth ferrite (BiFeO3) has gained a great interest over the past years as it exhibits more than one primary ferroic orders in a single phase. In the first part of this work, optimum parameters, such as reaction temperature, duration and concentration of mineralizer in the solution, for the production of bismuth ferrite particles via a hydrothermal method were determined. The second part involves the influence of Yb doping on the structural, magnetic and electrical properties of bismuth ferrite (BiFeO3). Well-crystallized BiFeO3 (BFO) and Yb-doped BiFeO3 powders (Bi1-xYbxFeO3: x = 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.1) were successfully synthesized via a typical hydrothermal method. X-ray diffraction (XRD) revealed that powders have a distorted rhombohedral structure with a space group of R3c. Field emission scanning electron microscope (FESEM) studies indicated more or less cuboidal particles consisting of subparticles with different sizes. It was found that increase in Yb content retains the particle growth, therefore, reduces the size of these cuboidal particles. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), on the other hand, showed the presence of oxygen content in the lattice which was increased from 7.04% to 39.97% in doped BiFeO3 powders, indicating that doping with Yb reduces oxygen deficiencies in the lattice and ensures the formation of more M-O-M bonds. Vibrating sample magnetometer (VSM) measurements revealed that the highest saturation magnetization value was achieved as 0.09 emu/g for 3 at% Yb-doped BFO showing weak ferromagnetic behavior. Ferroelectric measurements were also conducted to find remanent polarization (Pr) values of samples. Among all samples, the highest Pr value, 0.37 μC/cm2, was attained for 3 at% Yb-doped BFO. From dielectric measurements, it was proved that incorporation of Yb into BiFeO3 perovskite structure enhances formation of M-O-M bonds, therefore, the highest dielectric constant and lowest dielectric loss were achieved in case of Bi0.9Yb0.1FeO3.
Benzer Tezler
- Katmanlı ve granüler yapılı ferroik ve multiferroik malzemelerde manyetoelektrik etkiler
Magnetoelectric interactions in layered and granular structure ferroic and multiferroic materials
MAKSUT MAKSUTOĞLU
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAİK MİKAİLZADE
- Controlling magnetoelectric nanoparticles for wireless stimulation and recording of neuronswith electromagnetic systems
Nöronların kablosuz stimülasyonu ve kaydı için manyetoelektrik nanoparçacıkların elektromanyetik sistemlerle kumanda edilmesi
YAGMUR AKİN YİLDİRİM
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity of MiamiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAKHRAT KHİZROEV
- Perovskit yapılı manganit ve ferrit ince filmlerin manyetik ve manyetoelektrik özellikleri
Magnetic and magnetoelectric properties of perovskite manganite and ferrite thin films
FATİH ÖNAL
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAİK MİKAİLZADE
- Ferroelektrik kristallere Fe ve Co iyon implantasyonu ile üretilen magnetoelektrik kompozit yapıların manyetik özellikleri
Magnetic properties of magnetoelectric composite structures produced by Fe and Co ion implantation to ferroelectric crystals
ASİYE GONCA ŞALE
Doktora
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAİK MİKAİLZADE
- Manyetoelektrik Cr2O3 tabanlı ince film sistemlerinde dik exchange bıas etkisinin incelenmesi
Investigation of perpendicular exchange bias effect in magnetoelectric Cr2O3 based thin films
ERDEM DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NUMAN AKDOĞAN