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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2024

01.01.2024

Elucidating the structure, ferroic properties and magnetoelectric coupling in Dy-doped BiFeO3 nanostructures

verfasst von: Asif Nazir Ganie, Mehraj ud Din Rather, Basharat Want

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 2/2024

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Abstract

Multifunctional Bi1−xDyxFeO3 (x = 0.00, 0.20, 0.25 and 0.30) nanostructures were prepared successfully via the hydrothermal method. X-ray Diffraction analysis confirmed the rhombohedral (R3C) structure of the main phase. The Dy-doping enhanced the magnetoelectric properties, linked to the decline in crystallite and grain size. The lowest band gap (2.05 eV) is observed in the Bi0.7Dy0.3FeO3 system. The dielectric properties were improved by Dy-doping, with the highest dielectric constant of 25.94 observed in Bi0.7Dy0.3FeO3. By Dy-doping, the ferromagnetism is induced in BiFeO3, with saturation magnetization of 7.27 emu/g in Bi0.7Dy0.3FeO3 nanostructure, while electric polarization and coercive field are reduced. The coexistence of ferroelectric and ferromagnetic behaviour established the multiferroic nature, with the highest coupling coefficient of 0.85 mV/cm/Oe in Bi0.7Dy0.3FeO3. In conclusion, the Dy-doped BiFeO3 nanostructures with improved dielectric constant, reduced band gap, strong ferromagnetism, and fascinating magnetoelectric coupling make them suitable candidates for optoelectronic and magnetoelectric devices.

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Literatur
42.
Zurück zum Zitat S.K. Abdel-Aal, I. Anatolii, A.M. Beskrovnyi, N. Ionov, Rais, R.N. Mozhchil, S. Ahmed, A.S. Abdel-Rahman, Structure investigation by neutron diffraction and x-ray diffraction of graphene nanocomposite CuO–rGO prepared by low‐cost method. Physica Status Solidi (2021). https://doi.org/10.1002/pssa.202100138CrossRef S.K. Abdel-Aal, I. Anatolii, A.M. Beskrovnyi, N. Ionov, Rais, R.N. Mozhchil, S. Ahmed, A.S. Abdel-Rahman, Structure investigation by neutron diffraction and x-ray diffraction of graphene nanocomposite CuO–rGO prepared by low‐cost method. Physica Status Solidi (2021). https://​doi.​org/​10.​1002/​pssa.​202100138CrossRef
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Zurück zum Zitat J. Cyriac, S. Augustine, N. Kalarikkal, S. Mukherjee, M. Ahmed, P.M.G. Nambissan, Dysprosium-substitution-induced structural changes of multiferroic nanocrystalline bismuth ferrite and the investigation through positron annihilation and other studies. Phys. B Condens. Matter 599, 412431 (2020). https://doi.org/10.1016/j.physb.2020.412431CrossRef J. Cyriac, S. Augustine, N. Kalarikkal, S. Mukherjee, M. Ahmed, P.M.G. Nambissan, Dysprosium-substitution-induced structural changes of multiferroic nanocrystalline bismuth ferrite and the investigation through positron annihilation and other studies. Phys. B Condens. Matter 599, 412431 (2020). https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​physb.​2020.​412431CrossRef
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Zurück zum Zitat G. Hussain, I. Ahmed, A.U. Rehman, M.U. Subhani, N. Morley, M. Akhtar, M.I. Arshad, H. Anwar, Study of the role of dysprosium substitution in tuning structural, optical, electrical, dielectric, ferroelectric, and magnetic properties of bismuth ferrite multiferroic. J. Alloys Compd. 919, 165743 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.165743CrossRef G. Hussain, I. Ahmed, A.U. Rehman, M.U. Subhani, N. Morley, M. Akhtar, M.I. Arshad, H. Anwar, Study of the role of dysprosium substitution in tuning structural, optical, electrical, dielectric, ferroelectric, and magnetic properties of bismuth ferrite multiferroic. J. Alloys Compd. 919, 165743 (2022). https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​jallcom.​2022.​165743CrossRef
Metadaten
Titel
Elucidating the structure, ferroic properties and magnetoelectric coupling in Dy-doped BiFeO3 nanostructures
verfasst von
Asif Nazir Ganie
Mehraj ud Din Rather
Basharat Want
Publikationsdatum
01.01.2024
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 2/2024
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-023-11789-6

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