Effect of Cr substitution on the structure and electrical properties of BiFeO₃ceramics

Abstract

Polycrystalline BiFe1−xCrxO3 ceramics with x = 0–1 have been produced via a mixed oxide route. The effects of Cr substitution on the structure and on the electrical and ferroelectric properties of BiFe1−xCrxO3 samples have been studied by performing x-ray diffraction, dc resistivity and dielectric measurements as well as characterizing the polarization-field hysteresis loop. The results indicate that the structure of BiFeO3 can be altered dramatically with a small amount of Cr doping (x = 0.005–0.1). Substitution of Cr for Fe results in large variations in the resistivity of BiFeO3 ceramics. The resistivity of BiFe1−xCrxO3 samples reaches a maximum value of 2 × 1012 Ω cm at x = 0.1, which is about two and a half times higher than that for pure BiFeO3. Doping with 1 mol% Cr increases the dielectric constant and the remnant polarization to four and ten times, respectively, as large as those of a pure sample. There is a strong correlation between the electrical resisitivity, the dielectric constants and the remnant polarization of BiFe1−xCrxO3 ceramics.

Effect of Ba ions substitution on multiferroic properties of BiFeO3 perovskite

“…A very small amount of impurity phase can have a doping effect to the resistivity and transform a dielectric into a semiconductor [22,23]. From the XRD analysis we can see that impurity phases are highly reduced with the increase in Ba concentration, hence we observed increase in resistivity with increase in doping content.…”

Dielectric, electrical conduction and magnetic properties of multiferroic Bi0.8Tb0.1Ba0.1Fe0.9Ti0.1O3 perovskite compound

“…6 Because of the canting of the Fe sublattice moment, BiFeO 3 shows a weak magnetic moment at room temperature. 7 The spontaneous magnetic moment was absent in pure BiFeO 3 up to 8 kOe due to the entirely compensated antiferromagnetic ordering. 8 Preparation of pure BiFeO 3 in the bulk ceramic has been a very difficult task.…”

Исследование мультиферроиков BiFe-=SUB=-1-x-=/SUB=-Cr-=SUB=-x-=/SUB=-O-=SUB=-3-=/SUB=- (x=0-0.20) методом эффекта Мессбауэра

“…Экспе-риментальные исследования объемных образцов перов-скита Bi 2 FeCrO 6 не обнаружили улучшения магнитных и электрических свойств, так как оказалось, что в объем-ных образцах Bi 2 FeCrO 6 катионы Fe 3+ и Cr 3+ случайным образом распределяются по позициям B и B ′ [13]. Высокие значения электрической поляризации и намаг-ниченности обнаружены при комнатной температуре в тонких пленках, наноструктурах и сверхрешетках [14][15][16][17][18] системы могут отсутствовать различного типа дефек-ты, напряжения и другие факторы, которые являют-ся причиной изменения физических свойств, наблю-даемых в пленках, наноструктурах и сверхрешетках. Однофазные образцы двойных перовскитов в системе BiFeO 3 −BiCrO 3 трудно получить обычными технологи-ями твердотельного синтеза при нормальном давлении.…”

“…Однофазные объемные образцы в системе BiFe 1−x Cr x O 3 были получены твердотельным синтезом при высоких давлениях [13,15], золь-гель методом и методом сго-рания [16][17][18]. Как следует из работ [13][14][15], заме-щение катионов железа на катионы хрома уменьшает параметры решеток и увеличивает намагниченность. В [13,18] …”