bi 1 -x ba x feo 3(bbfo,x = 0,0.03,0.1)薄膜是通过脉冲激光沉积在srruo 3-固定srtio 3(001)底物上外上脚部生长的。随着BA含量的增加,BBFO薄膜显示出显着降低的泄漏电流,但抑制了铁电偏振。X射线衍射互惠空间映射和拉曼光谱表明在BBFO薄膜中,从菱形的类似隆隆巴德中的到四方样相的结构进化。光吸收和光电子光谱测量表明,BBFO薄膜中能量带结构的调节。BBFO薄膜带有A位点BA受体掺杂,表现出光切的蓝移膜和工作函数的增加。 已调制了BBFO薄膜的传导和价带的能量位置,而费米水平向下转移到了禁带的中心,但是受体掺杂的BFO薄膜仍显示N型传导。 受体掺杂存在额外的氧气空位应该为传导行为做出贡献。 这项研究提供了一种操纵功能特性的方法,并洞悉BFO薄膜中BA掺杂物理学的洞察力。带有A位点BA受体掺杂,表现出光切的蓝移膜和工作函数的增加。已调制了BBFO薄膜的传导和价带的能量位置,而费米水平向下转移到了禁带的中心,但是受体掺杂的BFO薄膜仍显示N型传导。受体掺杂存在额外的氧气空位应该为传导行为做出贡献。这项研究提供了一种操纵功能特性的方法,并洞悉BFO薄膜中BA掺杂物理学的洞察力。
如此严重的化学取代会扰乱自发极化的幅度和方向,以及 BiFeO 3 的结构和畴结构。[10–12] 因此,与纯 BiFeO 3 相比,La 取代的 BiFeO 3 中的畴结构高度随机化。此外,晶体对称性从菱面体变为单晶。[10,11,13] 规则 BiFeO 3 条纹畴结构的丧失可能会影响与应用相关的特性,例如前述磁电开关过程。由于任何铁性材料的功能都受其畴操纵的支配,因此对集成到电容器架构中的 La 取代 BiFeO 3 进行非侵入性操作研究对于了解取代诱导的畴结构的影响至关重要
铋铁氧体 (BiFeO 3 ) 纳米颗粒 K. SARDAR a 、K. ALI a,* 、S. ALTAF a 、M. SAJJAD a 、B. SALEEM a 、L. AKBAR a 、A. SATTAR b 、Z. ALI a 、S. AHMED a 、U. ELAHI a 、EU HAQ a 、A. YOUNUS aa 纳米光电子研究实验室,费萨拉巴德农业大学物理系,38040 费萨拉巴德,巴基斯坦 b 机械、机电一体化和制造工程系(新校区 KSK),工程技术大学,拉合尔,巴基斯坦 通过溶胶凝胶法合成多铁性铋铁氧化物 (BiFeO 3 ) 纳米颗粒。本研究展示了在 550 ᵒ C 下制备铋铁氧体纳米粒子的方法。在该方法中,硝酸铋 [Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O] 和硝酸铁 [Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O] 被用作起始化学剂。为了克服铋在高温下的挥发性,使用了不同重量百分比的化学品。柠檬酸被用作螯合剂。在 550 ᵒ C 下对样品进行热处理。铋铁氧体纳米粒子表现出明显的铁磁性。随着磁化强度的增加,铋铁氧体纳米粒子的尺寸减小。随着 550 ᵒ C 下化学品浓度的增加,由于重结晶,粒径减小。溶胶凝胶法有助于控制晶体的尺寸。利用 X 射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM) 和紫外-可见光对制备的铋铁氧体纳米粒子样品进行表征,以获取有关表面形貌和晶体结构的信息。X 射线衍射结果提供了有关粒度和相位识别的信息。紫外-可见光提供了有关 BiFeO 3 纳米粒子带隙能量的信息。扫描电子显微镜结果提供了不同分辨率下纳米粒子的表面形貌和晶粒尺寸的信息。 (2019 年 9 月 23 日收到;2020 年 1 月 22 日接受) 关键词:纳米粒子、溶胶凝胶、氧化铋铁、带隙 1. 简介 在所有多铁性材料中,铋铁氧体 (BiFeO 3) 是一种在钙钛矿结构中显示反铁磁和铁电序参数共存的材料。它以块体形式早已为人所知。 BiFeO 3 在尼尔温度 (TN =643 ᵒ K) 下表现出反铁磁现象,在居里温度 (T c =1103 ᵒ K) 下表现出铁电现象。研究表明,尽管名称如此,BiFeO 3 并非铁氧体结构,而是钙钛矿结构。在块体中,BiFeO 3 被描述为具有空间群 R 3 C 和菱面体扭曲的铁电钙钛矿。晶格参数为 C hax = 13.87Ȧ、ar = 5.63Ȧ、a hax = 5.58Ȧ 和 α r = 59.350。室温下的最大极化为 90µ/cm 2 至 100µ/cm 2。目前对铋铁氧体的研究表明,如果粒子尺寸大于磁性,则磁性会消失,晶体尺寸越小磁性越强。在纳米粒子中,磁性导致螺旋序被抑制(Manzoor 等人,2015 年)。来自天体化学活动的 Bi 3+ 电子离子对起源于铁电序(T c ∼ 830 ᵒ C)。在此类材料中,d 需要不同的填充状态来转换金属离子在铁电和磁性中的状态(Johari,2011 年)。室温下的铋铁氧体是铁电性的,因为沿着钙钛矿结构的一个方向自发电极化是定向的。铁电态导致铋离子相对于 FeO 6 八面体的较大位移,这导致了一些重要的后果。沿 <111> 方向存在 BFO 铁电极化。它导致八种可能的极化方向。通过使用电场,可以通过切换的可能性来控制磁态
[1] JT Heron, M. Trassin, K. Ashraf, M. Gajek, Q. He, SY Yang, DE Nikonov, Y.-H. Chu, S. Salahuddin 和 R. Ramesh, 《铁磁体-多铁性异质结构中的电场诱导磁化反转》, Phys Rev Lett 107 , 217202 (2011)。[2] SO Sayedaghaee, B. Xu, S. Prosandeev, C. Paillard 和 L. Bellaiche, 《多铁性 BiFeO3 中的新型动态磁电效应》, Phys Rev Lett 122 , 097601 (2019)。 [3] A. Haykal 等人,BiFeO 3 中受应变和电场控制的反铁磁纹理,Nat Commun 11,1704 (2020)。[4] H. Jang 等人,外延 (001) BiFeO3 薄膜中的应变诱导极化旋转,Phys Rev Lett 101,107602 (2008)。[5] IC Infante 等人,BiFeO 3 中外延应变桥接多铁性相变,Phys Rev Lett 105,057601 (2010)。 [6] H. Béa 等人,巨轴比化合物室温多铁性证据,Phys Rev Lett 102,217603 (2009)。[7] IC Infante 等人,BiFeO 3 薄膜室温附近的多铁性相变,Phys Rev Lett 107,237601 (2011)。[8] H. Béa、M. Bibes、F. Ott、B. Dupé、X.-H. Zhu、S. Petit、S. Fusil、C. Deranlot、K. Bouzehouane 和 A. Barthélémy,多铁性 BiFeO 3 外延薄膜的交换偏置机制,Phys Rev Lett 100,017204 (2008)。 [9] D. Lebeugle,D. Colson,A. Forget,M. Viret,AM Bataille 和 A. Gukasov,室温下电场诱导 BiFeO3 单晶自旋翻转,Phys Rev Lett 100,227602(2008)。[10] A. Finco 等人,非共线反铁磁体中的拓扑缺陷成像,Phys Rev Lett 128,187201(2022)。[11] M. Hambe,A. Petraru,NA Pertsev,P. Munroe,V. Nagarajan 和 H. Kohlstedt,跨越界面:磁性复合氧化物异质结构中隧道电流的铁电控制,Adv Funct Mater 20,2436(2010)。 [12] SR Burns、O. Paull、J. Juraszek、V. Nagarajan 和 D. Sando,《外延 BiFeO 3 中的摆线或非共线反铁磁性实验指南》,《先进材料》第 32 卷,2003711 页 (2020 年)。[13] M. Cazayous、Y. Gallais、A. Sacuto、R. de Sousa、D. Lebeugle 和 D. Colson,《在 BiFeO 3 中可能观察到摆线电磁振子》,《物理评论快报》第 101 卷,037601 页 (2008 年)。[14] D. Sando 等人,《通过外延应变制作 BiFeO 3 薄膜的磁振子和自旋电子响应》,《自然材料》第 12 卷,641 页 (2013 年)。 [15] J. Li 等人,亚太赫兹产生的反铁磁磁振子的自旋电流,Nature 578,70 (2020)。[16] E. Parsonnet 等人,在没有施加磁场的情况下对热磁振子的非挥发性电场控制,Phys Rev Lett 129,87601 (2022)。[17] S. Manipatruni、DE Nikonov、CC Lin、TA Gosavi、H. Liu、B. Prasad、YL Huang、E. Bonturim、R. Ramesh 和 IA Young,可扩展的节能磁电自旋轨道逻辑,Nature 565,35 (2019)。 [18] YT Chen、S. Takahashi、H. Nakayama、M. Althammer、STB Goennenwein、E. Saitoh 和 GEWBauer, 自旋霍尔磁阻理论, Phys Rev B 87 , 144411 (2013)。[19] J. Fischer 等人, 反铁磁体/重金属异质结构中的自旋霍尔磁阻, Phys Rev B 97 , 014417 (2018)。
摘要:我们报道了一种光生物电化学燃料电池,它由葡萄糖氧化酶改性的 BiFeO 3 光生物阴极和量子点敏化反蛋白石 TiO 2 光生物阳极组成,后者通过氧化还原聚合物与 FAD 葡萄糖脱氢酶连接。两个光生物电极均由酶促葡萄糖转化驱动。光生物阳极可以在相当低的电位下从糖氧化中收集电子,而光生物阴极则在相当高的电位下显示还原电流。由于 BiFeO 3 具有半透明性质,电极可以以三明治方式排列,这也保证了当通过阴极侧照射时光生物阳极同时被激发。这种串联电池可以在光照和葡萄糖存在下发电,并提供约 1 V 的极高 OCV。这种半人工系统对于将生物催化剂整合到光活性实体中用于生物能目的具有重要意义,它开辟了一条利用阳光和(生物)燃料发电的新途径。在电极上将生物成分与非生物实体连接起来,引起了人们对发电、燃料和化学品生产以及传感的极大兴趣。[1,2] 特别是,将光活性材料与生物催化剂结合,为在太阳能驱动的信号链中引入新的催化特性提供了一种有前途的策略,而这不可能单独由每个成分实现。[3]
摘要 我们建议在选定的系统中采用三种不同的时间微分扰动角相关测量来测试 MULTIPAC 装置。首先,将对 111 Cd (5/2+) 激发态磁偶极矩进行精确测量。我们还建议测量 Pd 中 Cd 的 Knight 位移随温度的变化,与早期实验相比,测量精度大大提高。最后,将进行第三个实验来测试 MULTIPAC 创新理念的可行性,即通过使用 111 In 和 111m Cd 两个探针测量多铁性系统 BiFeO 3。所需质子:目标上的 9 个质子位移(两年内至少分为 4 次运行)实验区域:GLM 区域、ISOLDE 大厅或离线实验室
磁性材料中的自旋波具有超低能量耗散和长相干长度,是未来计算技术的有前途的信息载体。反铁磁体是强有力的候选材料,部分原因是它们对外部场和较大群速度的稳定性。多铁性反铁磁体,例如 BiFeO 3 (BFO),具有源于磁电耦合的额外自由度,允许通过电场控制磁结构,从而控制自旋波。不幸的是,由于磁结构的复杂性,BFO 中的自旋波传播尚不明确。在这项工作中,在外延工程、电可调的 1D 磁振子晶体中探索了长距离自旋传输。在平行于和垂直于 1D 晶体轴的自旋传输中发现了显著的各向异性。多尺度理论和模拟表明,这种优先磁振子传导是由其色散中的群体不平衡以及各向异性结构散射共同产生的。这项工作为反铁磁体中的电可重构磁子晶体提供了途径。
电子 - 光子相互作用被称为决定电和热性能的主要机制之一。,它改变了载体运输行为,并将基本限制设定为载体移动性。建立电子如何与声子相互作用以及对载体传输性质的影响对于开发高效率电子设备的影响至关重要。在这里,直接观察到由Bifeo 3外延薄膜中电子偶联介导的载体传输行为。声音子是由反压电效应产生的,并与光载体结合。通过电子 - 音波耦合,由于热载体和声子之间的耦合,已经观察到甜甜圈形载体分布。热载体准焊接的运输长度可以在1 ps内达到340 nm。结果提出了一种有效的方法来研究电子 - 音波相互作用与时间和空间分辨率的影响,这对于设计和改善电子设备非常重要。
外延生长时,氧化膜必须生长在晶体衬底上。这些要求极大地限制了它们的适用性,使得我们无法制备多种人工多层结构来研究薄膜及其界面处出现的突发现象[2],也无法制造柔性器件并单片集成到硅中。[3–5] 人们致力于开发将功能氧化膜与生长衬底分离的程序,以便能够自由操作它。这些方法包括机械剥离[6]、干法蚀刻[7,8]和湿化学蚀刻[9,10]。在化学蚀刻程序中,使用牺牲层(位于衬底和功能氧化物之间)似乎是一种快速且相对低成本的工艺。为了使这种方法成功,牺牲层应将外延从衬底转移到所需的氧化物,经受功能氧化物的沉积过程,并通过化学处理选择性地去除,从而可以恢复原始的单晶衬底。 (La,Sr)MnO 3 已被证明可以通过酸性混合物进行选择性蚀刻,从而转移单个外延 Pb(Zr,Ti)O 3 层 [11] 和更复杂的结构,例如 SrRuO 3 /Pb(Zr,Ti)O 3 /SrRuO 3 。 [12] 最近,水溶性 Sr3Al2O6(SAO)牺牲层的使用扩大了独立外延钙钛矿氧化物层(SrTiO3、BiFeO3、BaTiO3)[13–15] 和多层(SrTiO3/(La,Sr)MnO3)[16] 的家族,这些层可进行操控,从而开辟了一个全新的机遇世界。[5,10,17] 制备此类结构的沉积技术也是需要考虑的关键因素,不仅影响薄膜质量,还影响工艺可扩展性。虽然分子束外延和脉冲激光沉积等高真空沉积技术是生产高质量薄膜的成熟技术[1,18–20],但溶液处理和原子层沉积等可实现低成本生产的替代工艺正引起人们的兴趣。[21,22]
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