Закономерности формирования физических свойств композитных мультиферроиков на основе оксидов

Перспектива широкого практического применения функциональных материалов, в частности мультиферроиков, и высокие требования, которые предъявляются к ним, требуют ясного понимания физических процессов, протекающих в этих материалах. Мультиферроики - материалы, в которых сосуществуют магнетизм и сегнетоэлектричество в одной фазе. Наличие магнитоэлектрической связи при комнатных температурах обуславливает широкие возможности потенциальных приложений, в частности, как элементы памяти, элементы спинтроники и т.д. Приборы, работающие на магнитоэлектрическом эффекте, в перспективе смогут составить конкуренцию устройствам, использующим эффект гигантского магнетосопротивления. Одними из наиболее перспективных материалов являются мультиферроики с высокими температурами сегнетоэлектрического и антиферромагнитного фазовых переходов, например, BiFeO3 и SmFeO3. В области температур ниже точки Нееля ТN феррита висмута и самария обладают сложной пространственно-модулированной магнитной структурой циклоидного типа, которая не допускает наличия ферромагнитных свойств. Необходимым условием возникновения магнитоэлектрического эффекта является разрушение его пространственно-модулированной структуры, которое может быть достигнуто, легированием редкоземельными элементами, созданием наноматериалов и др. Однако получение высококачественной однофазной керамики BiFeO3 является серьезной проблемой из-за образования примесных фаз и низкого удельного сопротивления, которые препятствуют практическому применению материала. Одним из направлений для улучшения магнитоэлектрических свойств является создание композитных систем. В последние время большое внимание уделяется проблеме создания композитных мультиферроиков, которые образованы комбинациями двух или более однофазных соединений. Магнитоэлектрические композиты открывают широкие возможности для практического применения благодаря специфическим свойствам каждого компонента. Эти свойства позволяют целенаправленно манипулировать отдельными фазами, тем самым влияя на общее поведение композита. В связи с большим количеством публикаций, посвященных магнитоэлектрическим (МЭ) композитам, растет понимание механизмов, ответственных за магнитоэлектрическую связь, развитие магнитно-индуцированного сегнетоэлектричества, взаимодействие между спином, зарядом и решеточными степенями свободы, и методов управления этими свойствами. Тем не менее комплексные проблемы многофункциональных двухфазных композитов с МЭ-связью еще далеко не решены и их исследование все еще требует больших усилий. Таким образом, планируемые в настоящем проекте исследования закономерностей формирования физических свойств композитных мультиферроиков на основе бинарных твердых растворов и возможностей управления этими свойствами с помощью внешних воздействий являются актуальными как в научном, так и в практическом плане. В рамках данного проекта будут выполнены фундаментальные исследования перспективных композитных материалов для спинтроники, устройств записи/считывания информации, СВЧ и др. Основное внимание будет уделено получению и исследованию структуры и свойств магнитоэлектрических композитов (1-х)BiFeO3-xBaTiO3 и (1-х)SmFeO3–xNaNbO3 различного состава. Следует отметить, что планируется получение и исследование новых композитов на основе феррита самария, которые насколько нам известно из научной литературы ранее не исследовались. В настоящем проекте планируются следующие научно-исследовательские работы : синтез композитных материалов (1-х)BiFeO3-xBaTiO3 и (1-х)SmFeO3–xNaNbO3 различного состава (х=0-1.0) и проведение комплексных исследований структуры, электрических, магнитных, магнитоэлектрических и калориметрических свойств при различных внешних воздействиях с целью установления корреляционных связей состав-структура – свойства и разработки рекомендаций по созданию высокоэффективных функциональных материалов.