Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 11/2019

16.05.2019

Enhanced multiferroic, magnetodielectric and electrical properties of Sm doped Lanthanum ferrite nanoparticles

verfasst von: Shovan Kumar Kundu, Dhiraj Kumar Rana, Laxmikanta Karmakar, Debajyoti Das, Soumen Basu

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 11/2019

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this work, we observe an enhancement of multiferroic property correlated with magnetic, magnetodielectric and ferroelectric properties in lanthanum ferrite (LaFeO3) nanoparticles by virtue of Samarium (Sm) doping in La site. The pure and doped lanthanum ferrite nanoparticle was synthesized by a simple solgel auto combustion route. We observe the positive magnetodielectric coupling in the samples and maximum 0.9% enhancement at the 1 T field in 10% Sm doped LaFeO3 nanoparticles. Highest value of saturation magnetization (1.84 emu/gm) is achieved in Sm doped LaFeO3 system. Particle size is decreased from 58 nm to 44 nm because of doping which is confirmed by transmission electron microscopy (TEM). The purity and nanocrystallinity nature of the prepared samples are confirmed by X-ray diffraction spectroscopy (XRD) pattern. DC and AC conduction mechanism and charge transport mechanism are illustrated in association with Mott’s variable range hopping (VRH) model and correlated barrier hopping (CBH) model respectively. The resistivity (DC & AC) is increased with a markable amount by virtue of Sm substitution. An improvement of dielectric properties is observed where dielectric loss is reduced due to the reduction of oxygen vacancies. The enhancement of magnetic properties is attributed to smaller crystallite size, inhomogeneous and disorder magnetic spin. The Sm doped LaFeO3 has been presented here which has promising applications in spintronic devices.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Y. Tokunaga, N. Furukawa, H. Sakai, Y. Taguchi, T.H. Arima, Y. Tokura, Nat. Mater. 8, 558 (2009)CrossRef Y. Tokunaga, N. Furukawa, H. Sakai, Y. Taguchi, T.H. Arima, Y. Tokura, Nat. Mater. 8, 558 (2009)CrossRef
3.
5.
Zurück zum Zitat J. Ryu, S. Priya, K. Uchino, H.E. Kim, J. Electroceramics 8, 107 (2002)CrossRef J. Ryu, S. Priya, K. Uchino, H.E. Kim, J. Electroceramics 8, 107 (2002)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat M. Shang, C. Zhang, T. Zhang, L. Yuan, L. Ge, H. Yuan, S. Feng, Appl. Phys. Lett. 102, 2012 (2013) M. Shang, C. Zhang, T. Zhang, L. Yuan, L. Ge, H. Yuan, S. Feng, Appl. Phys. Lett. 102, 2012 (2013)
7.
Zurück zum Zitat K.K. Bhargav, A. Maity, S. Ram, S.B. Majumder, Sens. Actuators B 195, 303 (2014)CrossRef K.K. Bhargav, A. Maity, S. Ram, S.B. Majumder, Sens. Actuators B 195, 303 (2014)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat T. Hibino, S. Wang, S. Kakimoto, M. Sano, Solid State Ionics 127, 89 (2000)CrossRef T. Hibino, S. Wang, S. Kakimoto, M. Sano, Solid State Ionics 127, 89 (2000)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat X.Y. Zhang, C.W. Lai, X. Zhao, D.Y. Wang, J.Y. Dai, Appl. Phys. Lett. 87, 143102 (2005)CrossRef X.Y. Zhang, C.W. Lai, X. Zhao, D.Y. Wang, J.Y. Dai, Appl. Phys. Lett. 87, 143102 (2005)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat J. Wang, J.B. Neaton, H. Zheng, V. Nagarajan, S.B. Ogale, B. Liu, D. Viehland, V. Vaithyanathan, D.G. Schlom, U.V. Waghmare, N.A. Spaldin, K.M. Rabe, M. Wuttig, R. Ramesh, Science 299, 1719 (2003)CrossRef J. Wang, J.B. Neaton, H. Zheng, V. Nagarajan, S.B. Ogale, B. Liu, D. Viehland, V. Vaithyanathan, D.G. Schlom, U.V. Waghmare, N.A. Spaldin, K.M. Rabe, M. Wuttig, R. Ramesh, Science 299, 1719 (2003)CrossRef
11.
12.
Zurück zum Zitat S. Acharya, J. Mondal, S. Ghosh, S.K. Roy, P.K. Chakrabarti, Mater. Lett. 64, 415 (2010)CrossRef S. Acharya, J. Mondal, S. Ghosh, S.K. Roy, P.K. Chakrabarti, Mater. Lett. 64, 415 (2010)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat U. Chowdhury, S. Goswami, D. Bhattacharya, J. Ghosh, S. Basu, S. Neogi, Appl. Phys. Lett. 105, 10 (2014) U. Chowdhury, S. Goswami, D. Bhattacharya, J. Ghosh, S. Basu, S. Neogi, Appl. Phys. Lett. 105, 10 (2014)
14.
Zurück zum Zitat C. Zhang, M. Shang, M. Liu, T. Zhang, L. Ge, H. Yuan, S. Feng, J. Alloys Compd. 665, 152 (2016)CrossRef C. Zhang, M. Shang, M. Liu, T. Zhang, L. Ge, H. Yuan, S. Feng, J. Alloys Compd. 665, 152 (2016)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat F. Hong, Z. Cheng, X. Wang, J. Appl. Phys. 112, 21 (2012) F. Hong, Z. Cheng, X. Wang, J. Appl. Phys. 112, 21 (2012)
16.
Zurück zum Zitat M. Das, S. Roy, P. Mandal, Phys. Rev. B 96, 1 (2017) M. Das, S. Roy, P. Mandal, Phys. Rev. B 96, 1 (2017)
17.
Zurück zum Zitat G.L. Beausoleil, P. Price, D. Thomsen, A. Punnoose, R. Ubic, S. Misture, D.P. Butt, J. Am. Ceram. Soc. 97, 228 (2014)CrossRef G.L. Beausoleil, P. Price, D. Thomsen, A. Punnoose, R. Ubic, S. Misture, D.P. Butt, J. Am. Ceram. Soc. 97, 228 (2014)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat M. Sivakumar, A. Gedanken, W. Zhong, Y.H. Jiang, Y.W. Du, I. Brukental, D. Bhattacharya, Y. Yeshurun, I. Nowik, J. Mater. Chem. 14, 764 (2004)CrossRef M. Sivakumar, A. Gedanken, W. Zhong, Y.H. Jiang, Y.W. Du, I. Brukental, D. Bhattacharya, Y. Yeshurun, I. Nowik, J. Mater. Chem. 14, 764 (2004)CrossRef
19.
20.
21.
Zurück zum Zitat M.A. Ahmed, M.S. Selim, M.M. Arman, Mater. Chem. Phys. 129, 705 (2011)CrossRef M.A. Ahmed, M.S. Selim, M.M. Arman, Mater. Chem. Phys. 129, 705 (2011)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat E. Swatsitang, A. Karaphun, S. Phokha, S. Hunpratub, T. Putjuso, J. Sol-Gel. Sci. Technol. 81, 483 (2017)CrossRef E. Swatsitang, A. Karaphun, S. Phokha, S. Hunpratub, T. Putjuso, J. Sol-Gel. Sci. Technol. 81, 483 (2017)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat V. Sharma, A. Singh, L. Singh, M. Singh, S.K. Mishra, Int. J. Appl. Ceram. Technol. 14, 260 (2017)CrossRef V. Sharma, A. Singh, L. Singh, M. Singh, S.K. Mishra, Int. J. Appl. Ceram. Technol. 14, 260 (2017)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat A.S. Mahapatra, A. Mitra, A. Mallick, M. Ghosh, P.K. Chakrabarti, Mater. Lett. 169, 160 (2016)CrossRef A.S. Mahapatra, A. Mitra, A. Mallick, M. Ghosh, P.K. Chakrabarti, Mater. Lett. 169, 160 (2016)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat A. Mukherjee, S. Basu, P.K. Manna, S.M. Yusuf, M. Pal, J. Mater. Chem. C 2, 5885 (2014)CrossRef A. Mukherjee, S. Basu, P.K. Manna, S.M. Yusuf, M. Pal, J. Mater. Chem. C 2, 5885 (2014)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat A. Panchwanee, V.R. Reddy, A. Gupta, J. Magn. Magn. Mater. 448, 38 (2018)CrossRef A. Panchwanee, V.R. Reddy, A. Gupta, J. Magn. Magn. Mater. 448, 38 (2018)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat M. Banerjee, A. Mukherjee, A. Banerjee, D. Das, S. Basu, New J. Chem. 41, 10985 (2017)CrossRef M. Banerjee, A. Mukherjee, A. Banerjee, D. Das, S. Basu, New J. Chem. 41, 10985 (2017)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat R. Rameshkumar, T. Ramachandran, K. Natarajan, M. Muralidharan, F. Hamed, V. Kurapati, J. Electron. Mater. 48, 1694 (2019)CrossRef R. Rameshkumar, T. Ramachandran, K. Natarajan, M. Muralidharan, F. Hamed, V. Kurapati, J. Electron. Mater. 48, 1694 (2019)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat K.M. Parida, K.H. Reddy, S. Martha, D.P. Das, N. Biswal, Int. J. Hydrog Energy 35, 12161 (2010)CrossRef K.M. Parida, K.H. Reddy, S. Martha, D.P. Das, N. Biswal, Int. J. Hydrog Energy 35, 12161 (2010)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat S. Thirumalairajan, K. Girija, V. Ganesh, D. Mangalaraj, C. Viswanathan, N. Ponpandian, Cryst. Growth Des. 13, 291 (2013)CrossRef S. Thirumalairajan, K. Girija, V. Ganesh, D. Mangalaraj, C. Viswanathan, N. Ponpandian, Cryst. Growth Des. 13, 291 (2013)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat Z.X. Wei, Y. Wang, J.P. Liu, C.M. Xiao, W.W. Zeng, S.B. Ye, Mater. Chem. Phys. 136, 755 (2013)CrossRef Z.X. Wei, Y. Wang, J.P. Liu, C.M. Xiao, W.W. Zeng, S.B. Ye, Mater. Chem. Phys. 136, 755 (2013)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat C. Zhang, X. Wang, Z. Wang, H. Yan, H. Li, L. Li, Ceram. Int. 42, 19461 (2016)CrossRef C. Zhang, X. Wang, Z. Wang, H. Yan, H. Li, L. Li, Ceram. Int. 42, 19461 (2016)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat J.Q. Li, Y. Matsui, S.K. Park, Y. Tokura, Phys. Rev. Lett. 79, 297 (1997)CrossRef J.Q. Li, Y. Matsui, S.K. Park, Y. Tokura, Phys. Rev. Lett. 79, 297 (1997)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat L. Xi, L. Xiaoxun, X. Baokun, Z. Muyu, J. Alloys Compd. 186, 315 (1992)CrossRef L. Xi, L. Xiaoxun, X. Baokun, Z. Muyu, J. Alloys Compd. 186, 315 (1992)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat C. Shi, H. Qin, M. Zhao, X. Wang, L. Li, J. Hu, Sens. Actuators B 190, 25 (2014)CrossRef C. Shi, H. Qin, M. Zhao, X. Wang, L. Li, J. Hu, Sens. Actuators B 190, 25 (2014)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat S. Wang, D. Chen, F. Niu, N. Zhang, L. Qin, Y. Huang, RSC Adv. 6, 34574 (2016)CrossRef S. Wang, D. Chen, F. Niu, N. Zhang, L. Qin, Y. Huang, RSC Adv. 6, 34574 (2016)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat F. Falsafi, B. Hashemi, A. Mirzaei, E. Fazio, F. Neri, N. Donato, S.G. Leonardi, G. Neri, Ceram. Int. 43, 1029 (2017)CrossRef F. Falsafi, B. Hashemi, A. Mirzaei, E. Fazio, F. Neri, N. Donato, S.G. Leonardi, G. Neri, Ceram. Int. 43, 1029 (2017)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat K. Kuntaiah, P. Sudarsanam, B.M. Reddy, A. Vinu, RSC Adv. 3, 7953 (2013)CrossRef K. Kuntaiah, P. Sudarsanam, B.M. Reddy, A. Vinu, RSC Adv. 3, 7953 (2013)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat A. Mukherjee, S. Basu, P.K. Manna, S.M. Yusuf, M. Pal, J. Alloys Compd. 598, 142 (2014)CrossRef A. Mukherjee, S. Basu, P.K. Manna, S.M. Yusuf, M. Pal, J. Alloys Compd. 598, 142 (2014)CrossRef
44.
46.
Zurück zum Zitat S. Phokha, S. Pinitsoontorn, S. Rujirawat, S. Maensiri, J. Nanosci. Nanotechnol. 15, 9171 (2015)CrossRef S. Phokha, S. Pinitsoontorn, S. Rujirawat, S. Maensiri, J. Nanosci. Nanotechnol. 15, 9171 (2015)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat N.M.A. Hadia, S. García-Granda, J.R. García, D. Martínez-Blanco, S.H. Mohamed, Mater. Chem. Phys. 147, 1037 (2014)CrossRef N.M.A. Hadia, S. García-Granda, J.R. García, D. Martínez-Blanco, S.H. Mohamed, Mater. Chem. Phys. 147, 1037 (2014)CrossRef
49.
50.
Zurück zum Zitat K. Mukhopadhyay, A.S. Mahapatra, P.K. Chakrabarti, J. Magn. Magn. Mater. 329, 133 (2013)CrossRef K. Mukhopadhyay, A.S. Mahapatra, P.K. Chakrabarti, J. Magn. Magn. Mater. 329, 133 (2013)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat A. Mitra, A.S. Mahapatra, A. Mallick, A. Shaw, M. Ghosh, P.K. Chakrabarti, J. Alloys Compd. 726, 1195 (2017)CrossRef A. Mitra, A.S. Mahapatra, A. Mallick, A. Shaw, M. Ghosh, P.K. Chakrabarti, J. Alloys Compd. 726, 1195 (2017)CrossRef
52.
Zurück zum Zitat T. Rojac, M. Kosec, B. Budic, N. Setter, D. Damjanovic, J. Appl. Phys. 108, 1 (2010)CrossRef T. Rojac, M. Kosec, B. Budic, N. Setter, D. Damjanovic, J. Appl. Phys. 108, 1 (2010)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat Z.H. Sun, B.L. Cheng, S. Dai, L.Z. Cao, Y.L. Zhou, K.J. Jin, Z.H. Chen, G.Z. Yang, J. Phys. D 39, 2481 (2006)CrossRef Z.H. Sun, B.L. Cheng, S. Dai, L.Z. Cao, Y.L. Zhou, K.J. Jin, Z.H. Chen, G.Z. Yang, J. Phys. D 39, 2481 (2006)CrossRef
54.
55.
Zurück zum Zitat A. Mitra, A.S. Mahapatra, A. Mallick, A. Shaw, N. Bhakta, P.K. Chakrabarti, Ceram. Int. 44, 4442 (2018)CrossRef A. Mitra, A.S. Mahapatra, A. Mallick, A. Shaw, N. Bhakta, P.K. Chakrabarti, Ceram. Int. 44, 4442 (2018)CrossRef
56.
Zurück zum Zitat A. Mukherjee, M. Banerjee, S. Basu, M.D. Mukadam, S.M. Yusuf, M. Pal, Mater. Chem. Phys. 162, 140 (2015)CrossRef A. Mukherjee, M. Banerjee, S. Basu, M.D. Mukadam, S.M. Yusuf, M. Pal, Mater. Chem. Phys. 162, 140 (2015)CrossRef
57.
Zurück zum Zitat V.R. Palkar, D.C. Kundaliya, S.K. Malik, S. Bhattacharya, Phys. Rev. B 69, 212102 (2004)CrossRef V.R. Palkar, D.C. Kundaliya, S.K. Malik, S. Bhattacharya, Phys. Rev. B 69, 212102 (2004)CrossRef
58.
Zurück zum Zitat R. Andoulsi, K. Horchani-Naifer, M. Férid, Powder Technol. 230, 183 (2012)CrossRef R. Andoulsi, K. Horchani-Naifer, M. Férid, Powder Technol. 230, 183 (2012)CrossRef
60.
Zurück zum Zitat P. Sfirloaga, M. Poienar, I. Malaescu, A. Lungu, C.V. Mihali, P. Vlazan, Ceram. Int. 44, 5823 (2018)CrossRef P. Sfirloaga, M. Poienar, I. Malaescu, A. Lungu, C.V. Mihali, P. Vlazan, Ceram. Int. 44, 5823 (2018)CrossRef
62.
Zurück zum Zitat A.K. Jonscher, Dielectric Relaxation in Solids (Chelsea Dielectrics Press, London, 1983) A.K. Jonscher, Dielectric Relaxation in Solids (Chelsea Dielectrics Press, London, 1983)
64.
Zurück zum Zitat A. Mukherjee, M. Banerjee, S. Basu, N.T.K. Thanh, L.A.W. Green, M. Pal, Phys. B 448, 199 (2014)CrossRef A. Mukherjee, M. Banerjee, S. Basu, N.T.K. Thanh, L.A.W. Green, M. Pal, Phys. B 448, 199 (2014)CrossRef
65.
Zurück zum Zitat R. Andoulsi, K. Horchani-Naifer, M. Férid, Ceram. Int. 39, 6527 (2013)CrossRef R. Andoulsi, K. Horchani-Naifer, M. Férid, Ceram. Int. 39, 6527 (2013)CrossRef
67.
Zurück zum Zitat E. Cao, Y. Qin, T. Cui, L. Sun, W. Hao, Y. Zhang, Ceram. Int. 43, 7822 (2017) E. Cao, Y. Qin, T. Cui, L. Sun, W. Hao, Y. Zhang, Ceram. Int. 43, 7822 (2017)
68.
Zurück zum Zitat J.B.M. Krishna, A. Saha, G.S. Okram, A. Soni, S. Purakayastha, B. Ghosh, J. Phys. D 42, 095404 (2009)CrossRef J.B.M. Krishna, A. Saha, G.S. Okram, A. Soni, S. Purakayastha, B. Ghosh, J. Phys. D 42, 095404 (2009)CrossRef
69.
Zurück zum Zitat S. Sinha, S.K. Chatterjee, J. Ghosh, A.K. Meikap, J. Mater. Sci. 50, 1632 (2015)CrossRef S. Sinha, S.K. Chatterjee, J. Ghosh, A.K. Meikap, J. Mater. Sci. 50, 1632 (2015)CrossRef
71.
Zurück zum Zitat A.K. Das, S. Sinha, A. Mukherjee, A.K. Meikap, Mater. Chem. Phys. 167, 286 (2015)CrossRef A.K. Das, S. Sinha, A. Mukherjee, A.K. Meikap, Mater. Chem. Phys. 167, 286 (2015)CrossRef
72.
Zurück zum Zitat K.B. Xu, C.C. Wang, M.N. Zhang, G.J. Wang, Y.M. Cui, Mater. Chem. Phys. 134, 499 (2012)CrossRef K.B. Xu, C.C. Wang, M.N. Zhang, G.J. Wang, Y.M. Cui, Mater. Chem. Phys. 134, 499 (2012)CrossRef
73.
Zurück zum Zitat C. Zhang, X. Wang, Z. Wang, H. Yan, H. Li, L. Li, Ceram. Int. 42, 19461 (2016)CrossRef C. Zhang, X. Wang, Z. Wang, H. Yan, H. Li, L. Li, Ceram. Int. 42, 19461 (2016)CrossRef
Metadaten
Titel
Enhanced multiferroic, magnetodielectric and electrical properties of Sm doped Lanthanum ferrite nanoparticles
verfasst von
Shovan Kumar Kundu
Dhiraj Kumar Rana
Laxmikanta Karmakar
Debajyoti Das
Soumen Basu
Publikationsdatum
16.05.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 11/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01415-9

Weitere Artikel der Ausgabe 11/2019

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 11/2019 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt