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Charge ordering and multiferroicity in Fe3BO5 and Fe2MnBO5 oxyborates

Authors :
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)
Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Journal of Solid State Chemistry, Journal of Solid State Chemistry, 2017, 246, pp.209-213. ⟨10.1016/j.jssc.2016.11.034⟩, Journal of Solid State Chemistry, Elsevier, 2017, 246, pp.209-213. ⟨10.1016/j.jssc.2016.11.034⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

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.

Details

Language :
English
ISSN :
00224596 and 1095726X
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Solid State Chemistry, Journal of Solid State Chemistry, 2017, 246, pp.209-213. ⟨10.1016/j.jssc.2016.11.034⟩, Journal of Solid State Chemistry, Elsevier, 2017, 246, pp.209-213. ⟨10.1016/j.jssc.2016.11.034⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....3b446527fefd05a97641cc0f2dcf771f
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.jssc.2016.11.034⟩