Дослідження електрофізичних властивостей, фазових діаграм та переносу носіїв заряду в нанопорошках Bi1 – xSmxFeO3
Nanoscale multiferroics with different sizes and shape parameters are basic model objects for studying polar, antipolar, and magnetic orientation, as well as magnetoelectric interaction. Bismuth–Samarium oxide (Bi1−xSmxFeO3) is a classical orthoferrite, whose polar and magnetic properties have been...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English Ukrainian |
| Published: |
Publishing house "Academperiodika"
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023761 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Ukrainian Journal of Physics |
Institution
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2023761 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-10-29T15:44:52Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
дiелектрична проникнiсть питомий опiр ортоферит наночастинки мультифероїк електрофiзичнi властивостi фазовий перехiд фазова дiаграма |
| spellingShingle |
дiелектрична проникнiсть питомий опiр ортоферит наночастинки мультифероїк електрофiзичнi властивостi фазовий перехiд фазова дiаграма Pylypchuk, O.S. Kolupaiev, V.O. Fesych, I.V. Poroshin, V.N. Morozovska, A.N. Дослідження електрофізичних властивостей, фазових діаграм та переносу носіїв заряду в нанопорошках Bi1 – xSmxFeO3 |
| topic_facet |
multiferroics nanoparticles dielectric susceptibility conductivity phase diagrams дiелектрична проникнiсть питомий опiр ортоферит наночастинки мультифероїк електрофiзичнi властивостi фазовий перехiд фазова дiаграма |
| format |
Article |
| author |
Pylypchuk, O.S. Kolupaiev, V.O. Fesych, I.V. Poroshin, V.N. Morozovska, A.N. |
| author_facet |
Pylypchuk, O.S. Kolupaiev, V.O. Fesych, I.V. Poroshin, V.N. Morozovska, A.N. |
| author_sort |
Pylypchuk, O.S. |
| title |
Дослідження електрофізичних властивостей, фазових діаграм та переносу носіїв заряду в нанопорошках Bi1 – xSmxFeO3 |
| title_short |
Дослідження електрофізичних властивостей, фазових діаграм та переносу носіїв заряду в нанопорошках Bi1 – xSmxFeO3 |
| title_full |
Дослідження електрофізичних властивостей, фазових діаграм та переносу носіїв заряду в нанопорошках Bi1 – xSmxFeO3 |
| title_fullStr |
Дослідження електрофізичних властивостей, фазових діаграм та переносу носіїв заряду в нанопорошках Bi1 – xSmxFeO3 |
| title_full_unstemmed |
Дослідження електрофізичних властивостей, фазових діаграм та переносу носіїв заряду в нанопорошках Bi1 – xSmxFeO3 |
| title_sort |
дослідження електрофізичних властивостей, фазових діаграм та переносу носіїв заряду в нанопорошках bi1 – xsmxfeo3 |
| title_alt |
Investigation of Electrophysical Properties, Phase Diagrams and Charge Carrier Transfer in Bi1 – xSmxFeO3 |
| description |
Nanoscale multiferroics with different sizes and shape parameters are basic model objects for studying polar, antipolar, and magnetic orientation, as well as magnetoelectric interaction. Bismuth–Samarium oxide (Bi1−xSmxFeO3) is a classical orthoferrite, whose polar and magnetic properties have been sufficiently studied for the bulk and thin film samples. However, the properties of Bi1−xSmxFeO3 nanoparticles have been studied much less theoretically and experimentally, even though they can be used for the energy harvesting and storage, as well as for creating advanced FeRAM devices. In this work, we use the Ginzburg–Landau–Devonshire approach to perform phenomenological calculations of polar and dielectric properties of Bi1−xSmxFeO3 nanoparticles, and construct phase diagrams in dependence on the nanoparticle average size, and on the proportion of samarium in solid solution. Calculations of the surface adsorption/desorption influence on dielectric, polar and magnetoelectric properties at different temperatures are performed in the framework of the Stephenson–Highland approach. Experimental studies of the frequency dependence of the Bi1−xSmxFeO3 nanopowders dielectric susceptibility and conductivity are carried out. The experimental results correlate with theoretical predictions, which allows us to improve the understanding of the physical mechanisms of conductivity and charge transfer in orthoferrite nanopowders, which will further allow us to create new nanocompounds with improved and/or controllable properties, as well as expand the perspectives of their advanced applications in nanoelectronics and energy storage. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023761 |
| work_keys_str_mv |
AT pylypchukos investigationofelectrophysicalpropertiesphasediagramsandchargecarriertransferinbi1xsmxfeo3 AT kolupaievvo investigationofelectrophysicalpropertiesphasediagramsandchargecarriertransferinbi1xsmxfeo3 AT fesychiv investigationofelectrophysicalpropertiesphasediagramsandchargecarriertransferinbi1xsmxfeo3 AT poroshinvn investigationofelectrophysicalpropertiesphasediagramsandchargecarriertransferinbi1xsmxfeo3 AT morozovskaan investigationofelectrophysicalpropertiesphasediagramsandchargecarriertransferinbi1xsmxfeo3 AT pylypchukos doslídžennâelektrofízičnihvlastivostejfazovihdíagramtaperenosunosíívzarâduvnanoporoškahbi1xsmxfeo3 AT kolupaievvo doslídžennâelektrofízičnihvlastivostejfazovihdíagramtaperenosunosíívzarâduvnanoporoškahbi1xsmxfeo3 AT fesychiv doslídžennâelektrofízičnihvlastivostejfazovihdíagramtaperenosunosíívzarâduvnanoporoškahbi1xsmxfeo3 AT poroshinvn doslídžennâelektrofízičnihvlastivostejfazovihdíagramtaperenosunosíívzarâduvnanoporoškahbi1xsmxfeo3 AT morozovskaan doslídžennâelektrofízičnihvlastivostejfazovihdíagramtaperenosunosíívzarâduvnanoporoškahbi1xsmxfeo3 |
| first_indexed |
2025-10-30T02:14:33Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:14:33Z |
| _version_ |
1851765431705010176 |
| spelling |
ujp2-article-20237612025-10-29T15:44:52Z Investigation of Electrophysical Properties, Phase Diagrams and Charge Carrier Transfer in Bi1 – xSmxFeO3 Дослідження електрофізичних властивостей, фазових діаграм та переносу носіїв заряду в нанопорошках Bi1 – xSmxFeO3 Pylypchuk, O.S. Kolupaiev, V.O. Fesych, I.V. Poroshin, V.N. Morozovska, A.N. multiferroics nanoparticles dielectric susceptibility conductivity phase diagrams дiелектрична проникнiсть питомий опiр ортоферит наночастинки мультифероїк електрофiзичнi властивостi фазовий перехiд фазова дiаграма Nanoscale multiferroics with different sizes and shape parameters are basic model objects for studying polar, antipolar, and magnetic orientation, as well as magnetoelectric interaction. Bismuth–Samarium oxide (Bi1−xSmxFeO3) is a classical orthoferrite, whose polar and magnetic properties have been sufficiently studied for the bulk and thin film samples. However, the properties of Bi1−xSmxFeO3 nanoparticles have been studied much less theoretically and experimentally, even though they can be used for the energy harvesting and storage, as well as for creating advanced FeRAM devices. In this work, we use the Ginzburg–Landau–Devonshire approach to perform phenomenological calculations of polar and dielectric properties of Bi1−xSmxFeO3 nanoparticles, and construct phase diagrams in dependence on the nanoparticle average size, and on the proportion of samarium in solid solution. Calculations of the surface adsorption/desorption influence on dielectric, polar and magnetoelectric properties at different temperatures are performed in the framework of the Stephenson–Highland approach. Experimental studies of the frequency dependence of the Bi1−xSmxFeO3 nanopowders dielectric susceptibility and conductivity are carried out. The experimental results correlate with theoretical predictions, which allows us to improve the understanding of the physical mechanisms of conductivity and charge transfer in orthoferrite nanopowders, which will further allow us to create new nanocompounds with improved and/or controllable properties, as well as expand the perspectives of their advanced applications in nanoelectronics and energy storage. Нанорозмiрнi мультифероїки з рiзними параметрами розмiрiв i форми є базовими модельними об’єктами для вивчення полярної, антиполярної та магнiтної орiєнтацiї, а також магнiтоелектричної взаємодiї. Оксид вiсмуту-самарiю (Bi1−xSmxFeO3) є класичним ортоферитом, полярнi та магнiтнi властивостi якого достатньо вивченi як для об’ємних зразкiв, так i для тонких плiвок. Однак властивостi саме наночастинок Bi1−xSmxFeO3 вивченi набагато менше теоретично та експериментально, не дивлячись на те, що вони можуть бути використанi для збору та зберiгання енергiї, а також для створення сучасних комiрок енегонезалежної фероелектричної пам’ятi. У цiй роботi ми застосували метод Гiнзбурга–Ландау–Девоншира для проведення феноменологiчних розрахункiв полярних i дiелектричних властивостей наночастинок Bi1−xSmxFeO3 i побудови фазових дiаграм залежно вiд середнього розмiру наночастинок, а також вiд частки самарiю в твердому розчинi. Вплив поверхневої адсорбцiї/десорбцiї на дiелектричнi, полярнi та магнiтоелектричнi властивостi за рiзних температур розраховано з використанням пiдходу Стефенсона–Хайленда. Проведено експериментальнi дослiдження частотної залежностi дiелектричної сприйнятливостi та провiдностi нанопорошкiв Bi1−xSmxFeO3. Результати експериментальних дослiджень корелюють з теоретичними передбаченнями, що в сукупностi поглиблює розумiння фiзичних механiзмiв провiдностi та переносу заряду в нанопорошках ортофериту, що в подальшому дасть змогу створювати новi нанокомпозити з покращеними та/або керованими властивостями, а також розширить перспективи їх активного застосування в наноелектронiцi та накопичувачах енергiї. Publishing house "Academperiodika" 2025-10-29 Article Article application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023761 10.15407/ujpe70.10.717 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 70 No. 10 (2025); 717 Український фізичний журнал; Том 70 № 10 (2025); 717 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe70.10 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023761/3377 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023761/3378 Copyright (c) 2025 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |