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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 13/2019

05.06.2019

Microstructure, dielectric and enhanced multiferroic properties of Fe3O4/PbZr0.52Ti0.48O3 composite ceramics

verfasst von: Lang Bai, Rongli Gao, Qingmei Zhang, Zhiyi Xu, Zhenhua Wang, Chunlin Fu, Gang Chen, Xiaoling Deng, Yang Qiu, Wei Cai

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 13/2019

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Abstract

Magnetoelectric composite ceramics Fe3O4/PbZr0.52Ti0.48O3 with different molar ratios (Fe3O4/PbZr0.52Ti0.48O3 = 1:1, 1:2 and 1:8) were prepared by combining hydrothermal method and sol–gel method, effects of molar ratio on the structure, dielectric and multiferroic properties were investigated. The results indicate that the synthesized composites show bi-phase structure, ruling out the presence of any obvious impurity phases. The grains can be divided into two types, the larger grain is attributed to PbZr0.52Ti0.48O3 while the smaller one can be considered to be Fe3O4. With the molar ratio increasing, the grain shape of PbZr0.52Ti0.48O3 changes from stripe to bulk-like while the shape and size of Fe3O4 is near the same. Both the dielectric constant and loss decrease with frequency, the specimen with the molar ratio of 1:8 shows the largest dielectric constant, while the sample has the lowest dielectric loss when the molar ratio is 1:2. With the increase of molar ratio, the height of the relaxation peak decreases and the peak position shifts to higher temperature. When the molar ratio is 1:8, the relaxation peak disappears due to less interface polarization. The remnant polarization increases with increasing the molar ratio, the maximum value is 1.12 μC/cm2, obtained at 1 kHz when the molar ratio is 1:8. Anomalous magnetic properties are observed, in which the magnetization increases first and then decreases with molar ratio, the largest saturation magnetization is ~ 30 emu/g when the ratio is 1:2 due to the strong interface interaction. The sample with the ratio of 1:1 shows the largest magnetic loss because of the highest content of magnetic phase. The magnetization shows a monotonic variation behavior with the molar ratio, indicating the strong interface interaction between the two phases. The maximal ME coupling coefficient is about 5.12 mV/(cm.Oe) for the sample 1:2 due to the stronger magnetic and ferroelectric properties.

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Metadaten
Titel
Microstructure, dielectric and enhanced multiferroic properties of Fe3O4/PbZr0.52Ti0.48O3 composite ceramics
verfasst von
Lang Bai
Rongli Gao
Qingmei Zhang
Zhiyi Xu
Zhenhua Wang
Chunlin Fu
Gang Chen
Xiaoling Deng
Yang Qiu
Wei Cai
Publikationsdatum
05.06.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 13/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01588-3

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