Magnetoelectric composites based on hexagonal ferrites

Abstract

Compósitos Magnetoelectricos baseados em ferrites hexagonais BaFe12O19, SrFe12O19, Ba3Co2Fe24O41, e em perovsquites ferroelectricas BaTiO3, foram estudadas. Foram realizadas análises estruturais por difracção de Raios-X e microscopia de varrimento de electrões; ambas as fases, ferroelectrica e ferromagnética apresentam distorções apreciáveis dos parâmetros de rede cristalina. As propriedades ferroelectricas foram medidas por microscopia de força de resposta piezoelectrica, sendo detectado uma diminuição das propriedades ferroelectricas nos compósitos em comparação com o material BaTiO3 puro. Medidas magnéticas foram realizadas com magnetometria por vibração da amostra (VSM) e microscopia de força magnética (MFM). As medidas efectuadas por VSM confirmam a proporcionalidade entre a magnetização saturação e a respectiva fracção da fase ferromagnetica em todos os compósitos. Medidas locais do acoplamento magnetoelectrico foram efectuadas através de microscopia de força atómica, tendo sido detectadas efeitos localizados na magnetização de grãos ferrite contíguos a grãos de BaTiO3 sujeitos a uma inversão da polarização.

ABSTRACT: Magnetoelectric composites based on the hexagonal ferrites BaFe12O19, SrFe12O19, Ba3Co2Fe24O41, and the ferroelectric perovskite BaTiO3, were studied. Structural and phase analysis of the samples was done by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Both ferroelectric and magnetic phases have structural distortion of the unit cell. Ferroelectic properties were studied by piezoresponse force microscopy. The results show significant worsening of ferroelectric and piezoelectric properties in the composite compared to the pure ferroelectric phase. Magnetic analyses were done by vibrating sample magnetometry (VSM) and magnetic force microscopy (MFM). The VSM measurements confirmed linear dependence of the magnetization saturation on the fraction of magnetic phase in all of the composites. The experiment on local electromagnetic coupling was performed by means of atomic force microscopy (AFM). It resulted in a weak effect of polarization switching on the local magnetic properties.