Zeitschrift für fortgeschrittene Chemieingenieurwesen

Abstrakt

Strukturelle Phasenübergänge in FeVO4 – CrVO4-Feststofflösungen und Auswirkung auf die Multiferroizität in FeVO4

Goverdhan Reddy Turpu

Um das strukturelle Phasendiagramm der FeVO4-CrVO4-Feststofflösungen zu erstellen, wurden gründliche Strukturstudien mit XRD-, Raman-, Mossbauer- und FT-IR-Spektroskopiemethoden durchgeführt. Feststofflösungen Fe1–xCrxVO4 (0≤ x ≤1,0) wurden über das Standardverfahren für Festkörper synthetisiert. FeVO4 und CrVO4 wiesen jeweils eine trikline (Raumgruppe P-1) und eine orthorhombische Struktur (Raumgruppe Cmcm) auf. Die Eingliederung von Cr in das FeVO4-Gitter führt zur Entstehung einer neuen monoklinen Phase, die sich von den beiden Endelementen der Feststofflösungen unterscheidet. In Fe1–xCrxVO4 bis x = 0,10 wurden keine erkennbaren Änderungen in der triklinen Struktur festgestellt. Bei x = 0,125 entsteht innerhalb der triklinen Phase eine neue strukturelle monokline Phase (Raumgruppe C2/m), die sich mit steigendem Cr-Gehalt mit klaren Einzelphasensignaturen im Bereich von x = 0,175–0,25 stabilisiert, wie die Rietveld-Analyse der Strukturen zeigt. Jenseits von x = 0,33 entsteht eine orthorhombische Phase ähnlich CrVO4 (Raumgruppe Cmcm), die bis x = 0,85 mit einer monoklinen Struktur koexistiert, die schließlich dazu neigt, sich im Bereich von x = 0,90–1,00 zu stabilisieren. Auch die Raman-spektroskopischen Untersuchungen bestätigen den Strukturübergang. Die Raman-Spektren von FeVO4 zeigen die Modi, die mit drei nicht äquivalenten V-Ionen in der triklinen Struktur zusammenhängen, wobei in der vorliegenden Untersuchung bis zu 42 Raman-Modi beobachtet wurden. Mit der Stabilisierung von Strukturen mit höherer Symmetrie nimmt die Anzahl der Raman-Modi ab und die Modi, die mit Symmetrieinäquivalentstellen in Zusammenhang stehen, werden zu singulären Modi aus der Doublettstruktur zusammengefasst. 57Fe-Mössbauer-Spektroskopiestudien zeigen einen Fingerabdruck-Beweis für das Verschwinden nichtäquivalenter Fe-Stellen, wenn sich die Struktur mit zunehmendem Cr-Gehalt in Fe1–xCrxVO4 von triklinen–monoklinen–orthorhombischen Phasen ändert. FT-IR-Studien bestätigen die Ergebnisse ebenfalls mit ähnlichen Bandformationen