Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

В. В. Черепов, аспирант каф. цветных металлов и золота, эл. почта: tcherepovv@gmail.com
А. Н. Кропачев, доцент каф. цветных металлов и золота, эл. почта: kan@misis.ru
О. Н. Будин, аспирант каф. цветных металлов и золота, эл. почта: o.n.budin@gmail.com

Описаны уникальные свойства материалов, относящихся к классу мультиферроиков. Отмечен факт принадлежности некоторых соединений со структурой перовскита (ABO₃) к классу мультиферроиков; дана краткая характеристика структуры перовскита. Приведены сведения о потенциальном применении мультиферроиков в различных отраслях промышленности. Раскрыта актуальность разработки рациональных (экономически и экологически эффективных) способов получения мультиферроиков и изучения их свойств. Приведены результаты исследований по получению титаната европия со структурой перовскита EuTiO₃ способом твердофазного спекания оксида европия Eu₂O₃ и диоксида титана TiO₂ (рутил) в присутствии углерода. Освещены результаты научных исследований в данной предметной области, полученные авторами из разных стран, и проведен их сравнительный анализ с результатами настоящей работы. Сравнительный анализ проведен с учетом следующих факторов: условия изготовления опытных образцов (наличие или отсутствие механоактивации, тип и усилие прессования); условия проведения спекания (температура процесса, длительность изотермической выдержки, использование инертной или восстановительной атмосферы, состав атмосферы, остаточное давление в рабочей зоне печи); используемые материалы и оборудование; фазовый состав продуктов спекания. С применением комплекса современных аналитических методов (автоматизированный минералогический анализ (MLA 650F) и рентгенофазовый анализ (ДРОН-4)) определения минеральных (химических) фаз установлена возможность получения EuTiO₃ методом твердофазного спекания Eu₂O₃ и TiO₂ без применения газообразного восстановителя (H₂). Также выявлен оптимальный состав смеси исходных компонентов и подобраны условия подготовки образцов, позволяющие проводить спекание при температуре 1200 ^оС и остаточном давлении 6,7–13,3 кПа (50–100 мм рт. ст.).

1. Ruff A., Loidl A., Krohns S. Multiferroic Hysteresis Loop. Materials. 2017. Vol. 10, No. 11. 1318. DOI: 10.3390/ma10111318
2. Zhu M., Nan T., Peng B. et al. Epitaxial Multiferroic Heterostructures and Applications. IEEE Transactions on magnetics. 2017. Vol. 53, No. 10. DOI: 10.1109/TMAG.2017.2739111
3. Yuewei Yin, Qi Li. A review on all-perovskite multiferroic tunnel junctions. Journal of Materiomics. 2017. Vol. 3, No. 4. pp. 245–254. DOI: 10.1016/j.jmat.2017.09.001
4. Lizhi Liang, Heng Wu, Lei Li, Xinhua Zhu. Characterization of Multiferroic Domain Structures in Multiferroic Oxides. Journal of Nanomaterials. 2015. Vol. 2015. Article ID 169874. DOI: 10.1155/2015/169874
5. Cheong S. W., Mostovoy M. Multiferroics: A Magnetic Twist for Ferroelectricity. Nature Materials. 2007. No. 6. pp. 13–20. DOI: 10.1038/nmat1804
6. Bussmann-Holder A., Köhler J. Revisiting the fascinating properties of EuTiO₃ and its mixed crystals with SrTiO₃: Possible candidates for novel functionalities. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2015. Vol. 84. pp. 2–12. DOI: 10.1016/j.jpcs.2014.12.019
7. Bussmann-Holder A., Köhler J., Roleder K., Guguchia Z., Keller H. Unexpected magnetism at high temperature and novel magneto-dielectricelastic coupling in EuTiO₃: A critical review. Thin Solid Films. 2017. Vol. 643. pp. 3–6. DOI: 10.1016/j.tsf.2017.06.050
8. Martin L. W., Schlom D. G. Advanced synthesis techniques and routes to new single-phase multiferroics. Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2012. Vol. 16, No. 5. pp. 199–215. DOI: 10.1016/j.cossms.2012.03.001
9. Parisiades P., Liarokapis E., Köhler J., Bussmann-Holder A., Mezouar M. Pressure-temperature phase diagram of multiferroic EuTiO₃. Physical Review: B. 2015. Vol. 92, No. 6. DOI: 10.1103/PhysRevB.92.064102
10. Cherepov V. V., Kropachev A. N., Budin O. N. Prospects for the development of methods for synthesizing perovskite structure titanates and doping them with rare-earth elements. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2018. No. 6. DOI: 10.17073/0021-3438-2018-6-31-41
11. Fatih Dogan, Hong Lin, Maryline Guilloux-Viry, Octavio Peña. Focus on properties and applications of perovskites. Science and Technology of Advanced Materials. 2015. Vol. 16, No. 2. DOI: 10.1088/1468-6996/16/2/020301
12. Wang J. Electrical properties of Un-doped and doped EuTiO3-based perovskites : thesis ... of master of philosophy. Available at: http://etheses.whiterose.ac.uk/4064/1/University_of_Sheffield_-final_thesis-1.pdf (accessed: 22.03.2019).
13. McCarthy G. J., White W. B., Roy R. The system Eu – Ti – O phase relations in a portion of the 1400 ^oC isotherm. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1969. Vol. 31, No. 2. pp. 329–339.
14. Wei T., Liu H. P., Chen Y. F., Yan H. Y., Liu J.-M. Preparation, magnetic characterization, and optical band gap of EuTiO₃ nanoparticles. Applied Surface Science. 2011. Vol. 257, No. 9. pp. 4505–4509. DOI: 10.1016/j.apsusc.2010.12.112
15. Maca K., Kachlik M., Vanek P., Gautam D., Winterer M. The influence of sintering conditions on the phase purity of bulk EuTiO₃ and Eu_0.5Ba_0.5TiO₃ ceramics. Phase Transitions. 2013. Vol. 86, No. 7. pp. 737–747. DOI: 10.1080/01411594.2012.722633
16. Kachlik M., Maca K., Goian V., Kamba S. Processing of phase pure and dense bulk EuTiO₃ ceramics and their infrared reflectivity spectra. Materials Letters. 2012. Vol. 74. pp. 16–18. DOI: 10.1016/j.matlet.2012.01.055