Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK 537.312:538.911'956 Doi: 10.31772/2712-8970-2022-23-1-130-140
Импеданс и диэлектрические свойства станнатов Bi2Sn2-хFeхO7
Удод Л. В., Аплеснин С. С., Абдельбаки, Коновалов С. О.
Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН; Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 38. Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева; Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31.
Исследуются станнаты висмута Bi2Sn2–хFeхO7, х = 0,1; 0,2 обнаруживающие свойства мультиферроиков. Изучается механизм взаимодействия между диэлектрической и электронной подсистемами на основе измерений электросопротивления на переменном токе, импеданса, емкости и тангенса угла диэлектрических потерь в интервале температур 100–600 К на частотах 102–106 Hz. Из сопоставления диэлектрической проницаемости и реактивной компоненты импеданса установлен парамагнитный вклад электронов в динамическую магнитную восприимчивость. Обнаружены скачки импеданса по температуре в результате изменения структурных характеристик. Температурные зависимости диэлектрической проницаемости описываются в модели Дебая. Найден активационный характер времени релаксации и два канала релаксации. Вычислена энергия активации электронов в миграционной поляризации.
Ключевые слова: пиростаннат висмута, диэлектрическая проницаемость, импеданс, время ре-лаксации, модель Дебая.
References

1.   Polymorphism in Bi2Sn2O7 / R. D. Shannon, J. D. Bierlein, J. L. Gillson et al. // J. Phys. Chem. Solids. 1980. Vol. 41, Is. 2. P. 117–122.

2.   Ferroelectricity in oxides of fluorite structure / Cook W. R., J. r. and Jaffe H. // Phys. Rev. 1952. Vol. 88. P. 1426.

3.   Colossal magnetoresistance without Mn3+/Mn4+ double exchange in the stoichiometric pyrochlore Tl2Mn2O7 / M. A. Subramanian, B. H. Toby, A. P. Ramirez et al. // Science. 1996. Vol. 273, No. 5271. P. 81–84. 

4.   Electrical and Dielectrical Propeties of Gas- Sensor Resistive Type Bi2Sn2O7  / L. V. Udod,
N. S. Maxim, S. S. Aplesnin, M. S. Molokeev // Solid State Phenomena. 2014. Vol. 215. P. 503–506.

5.   The local structure and the nature of phase transitions in KNbO3 / V. A. Shuvaeva, K. Yanagi, K. Yagi et al. // Solid State Communications. 1998. Vol. 106, No. 6. P. 335–339.

6.   Crystal structure of the electric-field-induced ferroelectric phase of NaNbO3 / V. A. Shuvaeva, M. Yu. Antipin, S. V. Lindeman et al.  // Ferroelectrics. 1993. Vol. 141. P. 307–311.

7.   Modulated phases in NaNbO3: Raman scattering, synchrotron x-ray diffraction, and dielectric investigations / Yu. I. Yuzyuk, P. Simon, E. Gagarina et al. // Journal of Physics Condensed Matter. 2005. Vol. 17, No. 33. P. 4977–4990.

8.   Nano-scale chemical and structural segregation induced in surface layer of NaNbO3 crystals with thermal treatment at oxidising conditions studied by XPS, AFM, XRD, and electric properties tests / A. Molak, M. Pawelczyk, J. Kubacki, K. Szot // Phase Transit. 2009. Vol. 82, Is. 9. P. 662–682.

9.   Macutkevic J., Molak A., Banys J. Dielectric Properties of NaNbO3 / Ceramics // Ferroelectrics. 2015. Vol. 479. P. 48–55.

10.  Gardner J. S.,  Gingras M. J. P., Greedan J. E. Magnetic pyrochlore oxides // Rev. Mod. Phys. 2010. Vol. 82, No. 1. P. 53–107.

11.  Кислородно-ионные проводники на основе замещенных молибдатов висмута с колончатыми структурными фрагментами / З. А. Михайловская, Е. С. Буянова, С. А. Петрова и др. // Электрохимия 2013. Т. 49, No. 7. C. 738–744.

12.  Band-engineering bismuth titanate pyrochlores for visible light photocatalysis / S. Murugesan, M. N. Huda, Y. Yan et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2010. Vol. 114. P. 10598–10605.

13.  Bi2(Sn0.95Cr0.05)2O7: Structure, IR spectra, and dielectric properties / S. S. Aplesnin, L. V. Udod, M. N. Sitnikov, N. P. Shestakov // Ceramics International. 2016. Vol. 42. P. 5177–5183.

14.  Aplesnin S. S., Udod L. V., Sitnikov M. N. Electronic transition, ferroelectric and thermoelectric properties of bismuth pyrostannate Bi2(Sn0.85Cr0.15)2O // Ceramics International. 2018. Vol. 44.
P. 1614–1620.

15.  Dipole glass in chromium-substituted bismuth pyrostannate / S. S. Aplesnin, L. V. Udod,
M. N. Sitnikov et al. // Mater. Res. Express. 2018. Vol. 5. P. 115202.

16.  Магнитные диэлектрические и транспортные свойства пиростанната висмута Bi2(Sn0.9Mn0.1)2O7 / С. С. Аплеснин, Л. В. Удод, М. Н. Ситников и др. // Физика твердого тела. 2017. Т. 59, вып. 11. С. 2246–2251.

17.  Phase transitions in bismuth pyrostannate upon substitution of tin by iron ions / L. V. Udod,
S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov et al. // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 804. P. 281–287.

18.  Magnetodielectric Effect and Spin State of Iron Ions in Substituted Bismuth Pyrostannate /
L. V. Udod, S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov et al. // Eur. Pphy. J. Plus. 2020. Vol. 135. P. 776.

19.  Dielectric and electrical properties of polymorphic bismuth pyrostannate Bi2Sn2O7 /
L. V. Udod, S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov, M. S. Molokeev // Physics of the Solid State. 2014.
Vol. 56, Is. 7. P. 1315–1319.

20.  Magnetic, dielectric, and transport properties of bismuth pyrostannate Bi2(Sn0.9Mn0.1)2O7 /
S. S. Aplesnin, L. V. Udod, M. N. Sitnikov et al. // Physics of the Solid State. 2017. Vol. 59, Is. 11.
P. 2268–2273.

21.  Enhancement of the magnetocapacitance effect in an external electric field in La xBi1-xFeO3 films / S. S. Aplesnin, V. V. Kretinin, A. M. Panasevich, K. I. Yanushkevich // Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2015. Vol. 121, Is. 3. P. 422–428.

22.  Aplesnin S. S., Sitnikov M. N. Magnetocapacitance effect in GdxMn1–xS // Physics of the Solid State 2016. Vol. 58, Is. 6. P. 1148–1153.

23.  Influence of cation substitution on dielectric and electric properties of bismuth stannates Bi2Sn1.9Me0.1O7 (Me = Cr, Mn) / S. S. Aplesnin, L. V. Udod, Y. Y. Loginov et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 467, Is. 1. P. 012014.

24.  Magnetoresistance, magnetoimpedance, magnetothermopower, and photoconductivity in silver-doped manganese sulfides / O. B. Romanova, S. S. Aplesnin, L. V. Udod et al. // Journal of Applied Physics. 2019. Vol. 125, Is. 17. P. 175706.

25.  Influence of Induced Electrical Polarization on the Magnetoresistance and Magnetoimpedance in the Spin-Disordered TmxMn1−xS Solid Solution  / S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov, A. M. Kharkov et al. // Physica Status Solidi (B) Basic Research. 2019. Vol. 256, Is. 10. P. 1900043.

26.  Magnetoimpedance and magnetocapacitance of anion-substituted manganese chalcogenides / S. S. Aplesnin, O. B. Romanova, V. V. Korolev et al. // Journal of Applied Physics. 2017. Vol. 121,
Is. 7. P. 075701 .

27.  Polymorphism in MnSe1-ХTeХ thin-films / O. B. Romanova, S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov et al. // Solid State Communications. 2019. Vol. 287. P. 72–76.

28.  Корреляция магнитных и транспортных свойств с полиморфными переходами в пиростаннате висмута Bi2(Sn1−xCrx)2O7 / С. C. Аплеснин, Л. В. Удод, М. Н. Ситников и др. // Физика твердого тела. 2015. Т. 57, вып. 8. С. 1590–1595 .

29.  Aplesnin S. S., Udod L. V., Sitnikov M. N. Electronic transition, ferroelectric and thermoelectric properties of bismuth pyrostannate Bi2(Sn0.85Cr0.15)2O7 // Ceramics International. 2018. Vol. 44,
Is. 2. P. 1614–1620.

Mott N. F., Davis E. F. Electronic Processes in Non-Crystalline Materials. Oxford, 1971.


Удод Любовь Викторовна – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики; Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН. E-mail: luba@iph.krasn.ru.

Аплеснин Сергей Степанович – доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики; Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: aplesnin@sibsau.ru.

Абдельбаки Хишем – аспирант кафедры физики; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: abdel.hichem@outlook.fr.

Коновалов Степан Олегович – аспирант кафедры; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail:  oleg@yandex.ru.


  Импеданс и диэлектрические свойства станнатов Bi2Sn2-хFeхO7