1. Charge ordering and multiferroicity in Fe3BO5 and Fe2MnBO5 oxyborates
- Author
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A. Guesdon, Christine Martin, A. Maignan, Sylvie Malo, F. Lainé, Françoise Damay, Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Microélectronique et de Physique des Semiconducteurs (LaMIPS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-NXP Semiconductors [France]-Presto Engineering Europe, Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), French-Romanian project ANR-UEFISCDI [8 RO-FR/01.01.2013, PN-II-ID-JRP-2011-2-0056/ANR-12-IS08-0003], COFeIn, École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-NXP Semiconductors [France], Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-NXP Semiconductors [France]-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Materials science ,Magnetism ,02 engineering and technology ,Dielectric ,Crystal structure ,01 natural sciences ,Inorganic Chemistry ,Charge ordering ,Transition metal ,0103 physical sciences ,Materials Chemistry ,[CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography ,Antiferromagnetism ,[CHIM]Chemical Sciences ,Physical and Theoretical Chemistry ,010306 general physics ,Multiferroism ,Condensed matter physics ,Oxide ,Oxyborate ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Condensed Matter Physics ,Electronic, Optical and Magnetic Materials ,Pyroelectricity ,[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry ,Crystallography ,Ceramics and Composites ,0210 nano-technology ,Superparamagnetism - Abstract
The comparison of Fe 3 BO 5 and Fe 2 MnBO 5 reveals that the 2Fe 2+ : Fe 3+ charge ordering of the former is suppressed in the latter. Spin dynamics probed by ac susceptibility are strongly affected by the substitution, inducing superparamagnetism at low temperature in Fe 2 MnBO 5 . Interestingly, for both oxyborates, glassiness is observed in the dielectric properties at low temperature, but only Fe 3 BO 5 shows a magnetodielectric effect close to its lower magnetic transition. A change in the electrical polarization, measured by pyroelectric current integration, is observed in Fe 3 BO 5 and is even more pronounced in Fe 2 MnBO 5 . Such results suggest that these oxyborates behave like antiferromagnetic relaxor ferroelectrics. These features are proposed to be related to the distribution of the species (Fe 3+ , Fe 2+ and Mn 2+ ) over the four transition metal sites forming the ludwigite structure.
- Published
- 2017
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