توصيفگر ها :
مواد چند فروئي , مواد مغناطوالكتريك , مواد چند فرويي تكفاز , اثرمغناطوالكتريك خطي , اثرمغناطوالكتريك , KNiPO4 , پراش اشعه ايكس (XRD) , ثابت دي¬الكتريك , فسفات , گذار مرتبه اول , گذار مرتبه دوم
چكيده فارسي :
تركيب KNiPO4 از جمله مواد چند فرويي است كه هر دو نظم فروالكتريك و پادفرومغناطيس در ساختار آن به صورت همزمان وجود دارند. KNiPO4 داراي ساختار بلوري متعامد Pna21 در دماي اتاق است. ويژگي¬هاي ساختاري، دي الكتريكي و مغناطيسي اين تركيب با استفاده از تحليل¬هاي پراش اشعه X (XRD) سينكروترون در دما¬هاي بالا، اندازه گيري ثابت دي¬الكتريك بر حسب دما و مغناطش بر حسب دما مورد بررسي قرار گرفته است. تغييرات نظم فروالكتريكي نمونه به تغييرات ساختاري آن مرتبط است به گونه¬اي كه در اندازه¬گيري¬هاي الگوي پراش اشعه ايكس سينكروترون دما بالاٍ ESRF كشور فرانسه (از°C 20T= تاC 750°T= با گام C2°) و اندازه¬گيري ثابت دي الكتريك بر حسب دما با دستگاه LCRMETER دو گذار فاز در دو فرايند سرد شدن و گرم شدن مشاهده شد. گذار مرتبه اول T0 در دو فرايند سرد شدن و گرم شدن به ترتيب در دما¬هاي C490º وC471º با پسماند حرارتي ºC19 مشاهده شد. گذار مرتبه دوم ºC596Tc= فاقد پسماند حرارتي تشخيص داده شد. ماهيت و علت گذار مرتبه اول تركيب KNiPO4 نامشخص است به همين دليل در اين پژوهش براي تشخيص ماهيت گذار مرتبه اول تغييرات ثابت¬هاي شبكه بر حسب دما، حجم ياخته واحد، تغييرات آنيون هاي -(PO4)3 و كاتيون +2(NiO5) و طول پيوند Ni-O بررسي شد. پنج وجهي نيكل در ساختار بر اثر دما دچار تغييراتي مي شود به نحوي كه در دماي ºC390 گذار پنج وجهي نيكل به چهار وجهي به صورت نامتقارن مشاهده مي شود كه نامتقارني چهار وجهي نيكل عامل قطبش بيشينه در گذار مرتبه اول است. آنيون¬هاي - (PO4)3بر اثر دما چرخش¬ها و تغييرات تدريجي را نشان مي¬دهند. اين تغييرات در حالي است كه اكسيژن اول آنيون -(PO4)3 با دو كاتيون +2(NiO5) مشترك است كه بر اثر دما اشتراك آن با يك كاتيون به هنگام گذار چند وجهي نيكل در ساختار از بين مي¬رود. همچنين تغييرات طول پيوند Ni-O در محدوه¬ي گذار ساختاريT0 در دو فرايند گرم شدن و سرد شدن بررسي شد. كه اين تغييرات نيز داراي پسماند حرارتي است.مغناطش تركيب KNiPO4 بر حسب دما در سه فرايند ZFC، FCC و FCW اندازه¬گيري شد. تركيب KNiPO4 نظم پادفرومغناطيس را زير دماي K25TN= نشان مي¬دهد.
چكيده انگليسي :
KNiPO4 is a fascinating multiferroic material that exhibits simultaneous ferroelectric and antiferromagnetic order in its structure. At room temperature, KNiPO4 adopts an orthorhombic crystal structure with the Pna21 space group. To investigate its properties, including the structural, dielectric, and magnetic characteristics, synchrotron X-ray diffraction (XRD) analysis was performed at high temperatures. The diffraction patterns were obtained at the ESRF in France, ranging from T=20 °C to T=750 °C with a 2 °C step. The dielectric constant was also measured as a function of temperature, and magnetization was studied with respect to temperature. Based on the high-temperature XRD results and the temperature dependence of the dielectric constant, two phase transitions were observed during both cooling and heating cycles. The first-order transition, denoted as T0, was observed at temperatures of 490 ºC and 471 ºC for the cooling and heating processes, respectively. This transition exhibited a thermal hysteresis of 19 ºC. A second-order transition, relate to the Curie temperature of ferroelectric phase, Tc=596 ºC, was observed without any thermal hysteresis. The nature and cause of the first-order transition in KNiPO4 are still unknown. Hence, in this research, the study focused on determining the nature of this transition by analyzing changes in lattice constants, unit cell volume, Ni-O bond length, and the behavior of anions (PO4). Notably, the transition of the nickel pentahedron to a tetrahedron was asymmetrically observed at a temperature of 390 ºC, resulting in rotations and gradual polarization. The anions (PO4) also showed temperature-dependent changes, particularly in their interactions with cations (NiO5). During the structural transition, the first oxygen of (PO4) shared with one cation (2+) disappears, while the remaining two oxygens remain shared with the (NiO5) polyhedron. Furthermore, the changes in Ni-O bond length within the temperature range of the first-order transition (T0) during heating and cooling cycles were investigated, revealing thermal hysteresis. The magnetization of KNiPO4 was measured as a function of temperature in three different processes: zero-field cooling (ZFC), field-cooled cooling (FCC), and field-cooled warming (FCW). The compound exhibited antiferromagnetic order below the Néel temperature (TN) of 25 K.
