Ca-doping of BiFeO3: The role of strain in determining coupling between ferroelectric displacements, magnetic moments, octahedral tilting, and oxygen-vacancy ordering

Chemistry of Materials

Volumn 25, Issue 21, 2013, Pages 4436-4446

  Schiemer, Jason A ^a   Withers, Ray L ^b   Liu, Yun ^b   Carpenter, Michael A ^a  

^a UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

^b AUSTRALIAN NATIONAL UNIVERSITY   (Australia)

Author keywords

elasticity; incommensurate; multiferroic; relaxation; resonant ultrasound spectroscopy; strain

Indexed keywords

INCOMMENSURATE; LOCAL LATTICE DISTORTION; MAGNETIC ORDER PARAMETER; MECHANICAL QUALITY FACTORS; MULTIFERROICS; PEROVSKITE SOLID SOLUTIONS; RELAXATION; RESONANT ULTRASOUND SPECTROSCOPY;

CALCIUM; DIELECTRIC LOSSES; ELASTICITY; MAGNETIC MOMENTS; OXYGEN VACANCIES; SPECTROSCOPY; STRAIN;

ANTIFERROMAGNETISM;

EID: 84887604453     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm402962q     Document Type: Article

References (84)

1. Catalan, G.; Scott, J. F. Adv. Mater. 2009, 21, 2463-2485
2. Zhao, T.; Scholl, A.; Zavaliche, F.; Lee, K.; Barry, M.; Doran, A.; Cruz, M. P.; Chu, Y. H.; Ederer, C.; Spaldin, N. A.; Das, R. R.; Kim, D. M.; Baek, S. H.; Eom, C. B.; Ramesh, R. Nat. Mater. 2006, 5, 823-829
3. Lebeugle, D.; Colson, D.; Forget, A.; Viret, M.; Bataille, A. M.; Gukasov, A. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 227602-1-227602-4
4. Kothari, D.; Reddy, V. R.; Gupta, A.; Sathe, V.; Banerjee, A.; Gupta, S. M.; Awasthi, A. M. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 202505-1-202505-3
5. Khomchenko, V. A.; Troyanchuk, I. O.; Többens, D. M.; Sikolenko, V.; Paixão, J. A. J. Phys.: Condens. Matter 2013, 25, 135902
6. Chen, S.; Wang, L.; Xuan, H.; Zheng, Y.; Wang, D.; Wu, J.; Du, Y.; Huang, Z. J. Alloys Compd. 2010, 506, 537-540
7. Chen, W.-t.; Williams, A. J.; Ortega-San-Martin, L.; Li, M.; Sinclair, D. C.; Zhou, W.; Attfield, J. P. Chem. Mater. 2009, 21, 2085-2093
8. Troyanchuk, I.; Karpinsky, D.; Bushinskii, M.; Prokhnenko, O.; Kopcevicz, M.; Szymczak, R.; Pietosa, J. J. Exp. Theor. Phys. 2008, 107, 83-89
9. Yang, C.; Liu, C.; Wang, C.; Zhang, W.; Jiang, J. J. Magn. Magn. Mater. 2012, 324, 1483-1487
10. Ramachandran, B.; Dixit, A.; Naik, R.; Lawes, G.; Rao, M. S. R. J. Appl. Phys. 2012, 111, 023910-1-023910-5
11. Takeda, Y.; Naka, S.; Takano, M.; Shinjo, T.; Takada, T.; Shimada, M. Mater. Res. Bull. 1978, 13, 61-66
12. Takeda, T.; Kanno, R.; Kawamoto, Y.; Takano, M.; Kawasaki, S.; Kamiyama, T.; Izumi, F. Solid State Sci. 2000, 2, 673-687
13. Gibb, T. C.; Herod, A. J.; Munro, D. C.; Peng, N. J. Mater. Chem. 1995, 5, 1909-1917
14. Woodward, P. M.; Cox, D. E.; Moshopoulou, E.; Sleight, A. W.; Morimoto, S. Phys. Rev. B 2000, 62, 844-855
15. Kawasaki, S.; Takano, M.; Kanno, R.; Takeda, T.; Fujimori, A. J. Phys. Soc. Jpn. 1998, 67, 1529-1532
16. Nasu, S.; Abe, T.; Yamamoto, K.; Endo, S.; Takano, M.; Takeda, Y. Hyperfine Interact. 1992, 70, 1063-1066
17. Lepoittevin, C.; Malo, S.; Barrier, N.; Nguyen, N.; Tendeloo, G. V.; Hervieu, M. J. Solid State Chem. 2008, 181, 2601-2609
18. Schiemer, J.; Withers, R.; Norén, L.; Liu, Y.; Bourgeois, L.; Stewart, G. Chem. Mater. 2009, 21, 4223-4232
19. Sardar, K.; Hong, J.; Catalan, G.; Biswas, P. K.; Lees, M. R.; Walton, R. I.; Scott, J. F.; Redfern, S. A. T. J. Phys.: Condens. Matter 2012, 24, 045905
20. Ross, N. L.; Angel, R.; Seifert, F. Phys. Earth Planet. Inter. 2002, 129, 145-151
21. Krüger, H.; Kahlenberg, V.; Petrícek, V.; Phillipp, F.; Wertl, W. J. Solid State Chem. 2009, 182, 1515-1523
22. Takeda, T.; Yamaguchi, Y.; Tomiyoshi, S.; Fukase, M.; Sugimoto, M.; Watanabe, H. J. Phys. Soc. Jpn. 1968, 24, 446-452
23. Labii, T.; Ceretti, M.; Boubertakh, A.; Paulus, W.; Hamamda, S. Sci. Technol. A 2011, 34, 29-34
24. Berastegui, P.; Eriksson, S.-G.; Hull, S. Mater. Res. Bull. 1999, 34, 303-314
25. Krüger, H.; Kahlenberg, V. Acta Crystallogr., Sect. B 2005, 61, 656-662
26. Redhammer, G. J.; Tippelt, G.; Roth, G.; Amthauer, G. Am. Mineral. 2004, 89, 405-420
27. Yang, C.-H. Nat. Mater. 2009, 8, 485-493
28. Palai, R.; Katiyar, R. S.; Schmid, H.; Tissot, P.; Clark, S. J.; Robertson, J.; Redfern, S. A. T.; Catalan, G.; Scott, J. F. Phys. Rev. B 2008, 77, 014110-1-014110-11
29. Arnold, D. C.; Knight, K. S.; Morrison, F. D.; Lightfoot, P. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 027602-1-027602-4
30. Troyanchuk, I.; Karpinsky, D.; Bushinsky, M.; Kovetskaya, M.; Efimova, E.; Eremenko, V. J. Exp. Theor. Phys. 2011, 113, 1025-1031
31. Arnold, D. C.; Knight, K. S.; Catalan, G.; Redfern, S. A. T.; Scott, J. F.; Lightfoot, P.; Morrison, F. D. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2116-2123
32. Li, J.-B.; Rao, G.; Xiao, Y.; Liang, J.; Luo, J.; Liu, G.; Chen, J. Acta Mater. 2010, 58, 3701-3708
33. Catalan, G.; Sardar, K.; Church, N. S.; Scott, J. F.; Harrison, R. J.; Redfern, S. A. T. Phys. Rev. B 2009, 79, 212415-1-212415-4
34. Khomchenko, V.; Kiselev, D.; Kopcewicz, M.; Maglione, M.; Shvartsman, V.; Borisov, P.; Kleemann, W.; Lopes, A.; Pogorelov, Y.; Araujo, J.; Rubinger, R.; Sobolev, N.; Vieira, J.; Kholkin, A. J. Magn. Magn. Mater. 2009, 321, 1692-1698
35. Masó, N.; West, A. R. Chem. Mater. 2012, 24, 2127-2132
36. Carpenter, M. A.; Salje, E. K. H.; Graeme-Barber, A. Eur. J. Mineral. 1998, 10, 621-691
37. Ederer, C.; Spaldin, N. A. Phys. Rev. B 2005, 71, 060401-1-060401-4
38. Sosnowska, I.; Przenioso, R.; Palewicz, A.; Wardecki, D.; Fitch, A. J. Phys. Soc. Jpn. 2012, 81, 044604-1-044604-4
39. Wang, H.; Yang, C.; Lu, J.; Wu, M.; Su, J.; Li, K.; Zhang, J.; Li, G.; Jin, T.; Kamiyama, T.; Liao, F.; Lin, J.; Wu, Y. Inorg. Chem. 2013, 52, 2388-2392
40. McKnight, R. E. A.; Howard, C. J.; Carpenter, M. A. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 015901
41. Sosnowska, I.; Neumaier, T. P.; Steichele, E. J. Phys. C: Solid State Phys. 1982, 15, 4835
42. Przenioso, R.; Regulski, M.; Sosnowska, I. J. Phys. Soc. Jpn. 2006, 75, 084718-1-084718-3
43. Reetu; Agarwal, A.; Sanghi, S.; Ashima; Ahlawat, N. J. Appl. Phys. 2013, 113, 023908-1-023908-6
44. Khomchenko, V. A.; Kiselev, D. A.; Vieira, J. M.; Kholkin, A. L.; Sa, M. A.; Pogorelov, Y. G. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 242901-1-242901-3
45. Khomchenko, V. A.; Kiselev, D. A.; Vieira, J. M.; Jian, L.; Kholkin, A. L.; Lopes, A. M. L.; Pogorelov, Y. G.; Araujo, J. P.; Maglione, M. J. Appl. Phys. 2008, 103, 024105-1-024105-6
46. Khomchenko, V.; Kiselev, D.; Selezneva, E.; Vieira, J.; Lopes, A.; Pogorelov, Y.; Araujo, J.; Kholkin, A. Mater. Lett. 2008, 62, 1927-1929
47. Palewicz, A.; Przenioso, R.; Sosnowska, I.; Hewat, A. W. Acta Crystallogr., Sect. B 2007, 63, 537-544
48. Lee, S.; Fernandez-Diaz, M. T.; Kimura, H.; Noda, Y.; Adroja, D. T.; Lee, S.; Park, J.; Kiryukhin, V.; Cheong, S.-W.; Mostovoy, M.; Park, J.-G. Phys. Rev. B 2013, 88, 060103-1-060103-5
49. Ederer, C.; Spaldin, N. A. Phys. Rev. B 2005, 71, 224103-1-224103-9
50. Harrison, R. J.; Redfern, S. A. Phys. Earth Planet. Inter. 2002, 134, 253-272
51. Harrison, R. J.; Redfern, S. A.; Street, J. Am. Mineral. 2003, 88, 574-582
52. Harrison, R. J.; Redfern, S. A. T.; Salje, E. K. H. Phys. Rev. B 2004, 69, 144101-1-144101-10
53. Walsh, J.; Taylor, P.; Buckley, A.; Darling, T.; Schreuer, J.; Carpenter, M. Phys. Earth Planet. Inter. 2008, 167, 110-117
54. Carpenter, M. A.; Sinogeikin, S. V.; Bass, J. D. J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 035404
55. Carpenter, M. A.; Zhang, Z. Geophys. J. Int. 2011, 186, 279-295
56. Migliori, A.; Sarro, J. L. Resonant Ultrasound Spectroscopy: Applications to Physics, Materials Measurements, and Nondestructive Evaluation; Wiley: New York, 1997.
57. McKnight, R. E.; Carpenter, M. A.; Darling, T. W.; Buckley, A.; Taylor, P. A. Am. Mineral. 2007, 92, 1665-1672
58. McKnight, R. E. A.; Moxon, T.; Buckley, A.; Taylor, P. A.; Darling, T. W.; Carpenter, M. A. J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 075229
59. Migliori, A.; Maynard, J. D. Rev. Sci. Instrum. 2005, 76, 121301
60. Ledbetter, H.; Lei, M.; Hermann, A.; Sheng, Z. Phys. C 1994, 225, 397-403
61. Shang, S. L.; Sheng, G.; Wang, Y.; Chen, L. Q.; Liu, Z. K. Phys. Rev. B 2009, 80, 052102-1-052102-4
62. Ruello, P.; Pezeril, T.; Avanesyan, S.; Vaudel, G.; Gusev, V.; Infante, I. C.; Dkhil, B. Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 212906-1-212906-3
63. Zhu, J. L.; Feng, S. M.; Wang, L. J.; Jin, C. Q.; Wang, X. H.; Li, L. T.; Li, Y. C.; Li, X. D.; Liu, J. High Pressure Res. 2010, 30, 265-272
64. Schiemer, J.; Withers, R. L.; Carpenter, M. A.; Liu, Y.; Wang, J. L.; Norén, L.; Li, Q.; Hutchison, W. J. Phys.: Condens. Matter 2012, 24, 125901
65. Varshni, Y. P. Phys. Rev. B 1970, 2, 3952-3958
66. Weller, M.; Li, G.; Zhang, J.; Keî, T.; Diehl, J. Acta Metall. 1981, 29, 1047-1054
67. Schaller, R. J.; Schaller, R.; Fantozzi, G.; Gremaud, G. Mechanical Spectroscopy Q-1 2001: With Applications to Materials Science; Trans Tech Publications Limited: Durnten, Switzerland, 2001.
68. Carpenter, M. A.; Howard, C. J.; McKnight, R. E. A.; Migliori, A.; Betts, J. B.; Fanelli, V. R. Phys. Rev. B 2010, 82, 134123-1-134123-16
69. Thomson, R. I.; Jain, P.; Cheetham, A. K.; Carpenter, M. A. Phys. Rev. B 2012, 86, 214304-1-214304-7
70. Nowick, A. S.; Berry, B. S. Anelastic Relaxation in Crystalline Solids; Academic Press: New York, 1972.
71. Oravova, L.; Zhang, Z.; Church, N.; Harrison, R. J.; Howard, C. J.; Carpenter, M. A. J. Phys.: Condens. Matter 2013, 25, 116006
72. Salje, E.; Devarajan, V. Phase Transitions 1986, 6, 235-247
73. Slonczewski, J. C.; Thomas, H. Phys. Rev. B 1970, 1, 3599-3608
74. Rehwald, W. Adv. Phys. 1973, 22, 721-755
75. Carpenter, M. A.; Salje, E. K. H. Eur. J. Mineral. 1998, 10, 693-812
76. Carpenter, M. A.; McKnight, R. E. A.; Howard, C. J.; Zhou, Q.; Kennedy, B. J.; Knight, K. S. Phys. Rev. B 2009, 80, 214101-1-214101-8
77. Boffa Ballaran, T.; Carpenter, M. A.; Domeneghetti, M. C.; Salje, E. K. H.; Tazzoli, V. Am. Mineral. 1998, 83, 434-443
78. Boffa Ballaran, T.; Carpenter, M. A.; Geiger, C. A.; Koziol, A. M. Phys. Chem. Miner. 1999, 26, 554-569
79. Atkinson, A. J.; Carpenter, M. A.; Salje, E. K. H. Eur. J. Mineral. 1999, 11, 7-21
80. Salje, E. K.; Carpenter, M. A.; Malcherek, T.; Boffa Ballaran, T. Eur. J. Mineral. 2000, 12, 503-519
81. Carpenter, M. A.; Ballaran, B. EMU Notes Mineral. 2001, 3, 155
82. Tarantino, S. C.; Boffa Ballaran, T.; Carpenter, M. A.; Domenghetti, M. C.; Tazzoli, V. Eur. J. Mineral. 2002, 14, 537-547
83. Boffa Ballaran, T.; Carpenter, M. A.; Ross, N. L. Mineral. Mag. 2001, 65, 339-350
84. Tirupathi, P.; Chandra, A. J. Alloys Compd. 2013, 564, 151-157