Effect of Bismuth Oxide on the Structure, Electrical Resistance and Magnetization of Lithium Zinc Ferrite

S. A. Nikolaevа; Николаева С. А.; Yu. S. Elkina; Елькина Ю. С.; E. N. Lysenko; Лысенко Е. Н.; E. V. Nikolaev; Николаев Е. В.; V. A. Vlasov; Власов В. А.

doi:10.31857/S0015323024040092

Влияние оксида висмута на структуру, электросопротивление и намагниченность литий-цинкового феррита

Авторы: Николаева С.А.¹, Елькина Ю.С.¹, Лысенко Е.Н.¹, Николаев Е.В.¹, Власов В.А.¹
Учреждения:
1. Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Выпуск: Том 125, № 4 (2024)
Страницы: 447-452
Раздел: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
URL: https://innoscience.ru/0015-3230/article/view/662881
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323024040092
EDN: https://elibrary.ru/WQNAJL
ID: 662881

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Исследованы структурные, электрические и магнитные свойства литий-цинкового феррита состава Li_0.4Fe_2.4Zn_0.2O₄ с оксидом висмута в количестве 1 и 2 вес. %, изготовленного по керамической технологии. Показано, что добавление Bi₂O₃ перед спеканием образцов оказывает влияние на структурные, электрические и магнитные свойства феррита. Наблюдается значительное повышение плотности от 4.47 до 4.65 г/см³ и снижение пористости от 4.8 до 2.3% при увеличении концентрации оксида висмута до 2 вес. %. Образцы, содержащие Bi₂O₃, обладают более высоким удельным электросопротивлением по сравнению с литий-цинковым ферритом без добавки. Удельная намагниченность насыщения с введением оксида висмута уменьшается от 70.55 до 54.76 Гс∙см³/г. При этом температура Кюри изменяется незначительно. Установлено, что концентрация Bi₂O₃в размере 1 вес. % приводит к оптимальному сочетанию макроскопических свойств феррита.

Ключевые слова

литий-цинковый феррит, добавка Bi2O3, электросопротивление, намагниченность, температура Кюри

Полный текст

Список литературы

Rathod V., Anupama A.V., Jali V.M., Hiremath V.A., Sahoo B. Combustion synthesis, structure and magnetic properties of Li–Zn ferrite ceramic powders // Ceram. Int. 2017. V. 43. P. 14431–14440.
Darwish M.A., Saafan S.A., El- Kony D., Salahuddin N.A. Preparation and investigation of dc conductivity and relative permeability of epoxy/Li–Ni–Zn ferrite composites // J. Magn. Magn. Mater. 2015. V. 385. P. 99–106.
Soibam I., Phanjoubam S., Sharma H.B., Sarma H.N.K., Prakash C. Magnetic studies of Li–Zn ferrites prepared by citrate precursor method // Phys. B. 2009. V. 404. P. 3839–3841.
Dipti, Kumar P., Juneja J.K., Singh S., Raina K.K., Prakash C. Improved dielectric and magnetic properties in modified lithium-ferrites // Ceram. Int. 2015. V. 41. P. 3293–3297.
Jia L., Zhao Y., Xie F., Li Q., Li Y., Liu C., Zhang H. Composition, microstructures and ferrimagnetic properties of Bi-modified LiZnTiMn ferrites for LTCC application // AIP Advances. 2016. V. 6. № 056214. P. 1–6.
Lamonova S.A., Surzhikov A.P., Lysenko E.N. Electrical properties of lithium ferrite with addition of ZrO2 // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2016. С. 012091.
Grusková A., Sláma J., Dosoudil R., Ušáková M., Jančárik V., Ušák E. Microwave properties of some substituted LiZn ferrites // J. Magn. Magn. Mater. 2008. V. 320. № 20.
Nikolaev E.V., Astafyev A.L., Nikolaeva S.A., Lysenko E.N., Zeiniden A.K. Investigation of electrical properties homogeneity of Li–Ti–Zn ferrite ceramics // Eurasian phys. tech. j. 2020. V. 17. P. 5–12.
Мамниашвили Г.И., Гегечкори Т.О., Гавашели Ц.А. Исследование природы сигнала ЯМР в феррите лития при воздействии низкочастотного магнитного поля // ФММ. 2021. Т. 122. № 9. С. 902–907.
Nikolaev E.V., Lysenko E.N., Surzhikov A.P., Bordunov S.V., Nikolaeva S.A. Dilatometric and kinetic analysis of sintering Li–Zn ferrite ceramics from milled reagents // J. Therm. Anal. Calorim. 2020. V. 142. P. 1783–1789.
Baba P., Argentina G., Courtney W., Dionne G., Temme D. Fabrication and properties of microwave lithium ferrites // IEEE Trans. Magn. 1972. V. 8. P. 93–94.
Guo R., Yu Z., Yang Y., Jiang X., Sun K., Wu C., Xu Z., Lan Z.О. Effects of Bi2O3 on FMR linewidth and microwave dielectric properties of LiZnMn ferrite // J. Alloys. Compd. 2014. V. 589. P. 1–4.
Ridgley D.H., Lessoff H., Childress J.V. Effects of Lithium and Oxygen Losses on Magnetic and Crystallographic Properties of Spinel Lithium Ferrite // J. American Ceramic Society. 1970. V. 53. P. 304–311.
Gao Yu., Wang Zh. Effect of Mo substitution on the structural and soft magnetic properties of Li–Zn ferrites // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2019. V. 91. P. 111–116.
Teo M.L.S., Kong L.B., Li Z.W., Lin G.Q., Gan Y.B. Development of magneto-dielectric materials based on Li-ferrite ceramics: I. Densification behavior and microstructure development // J. Alloys. Compd. 2008. V. 459. P. 557–566.
Левин Б.Е., Третьяков Ю.Д., Летюк Л.М. Физико-химические основы получения, свойства и применения ферритов. М.: Металлургия, 1979. 472 с.
Martinson K.D., Panteleev I.B., Steshenko K.A., Popkov V.I. Effect of Bi2O3 contents on magnetic and electromagnetic properties of LiZnMn ferrite ceramics // J. the Europ. Ceramic Soc. 2022. V. 42. № 8. P. 3463–3472.
Liao Y., Wang Y., Chen Zh., Wang X., Li J., Guo R. Microstructure and enhanced magnetic properties of low-temperature sintered LiZnTiMn ferrite ceramics with Bi2O3–Al2O3 additive // Ceram. Int. 2020. V. 46. P. 487–492.
Yu Z., Chen D., Lan Z., Jiang X., Liu B. Effect of Bi2O3 on properties of lithium-zinc ferrite // J. Inorg. Mater. 2007. V. 22. P. 1173–1177.
Kaneva I.I., Kostishin V.G., Andreev V.G., Nikolaev A.N., Volkova E.I. The effect of additives on the properties of bismuth Mn–Zn ferrite // Modern Electronic Materials. 2015. V. 1. № 8. P. 76–81.
Fang X., Xiaolei S., Yulong L., Jie L., Jianbo H. Investigation of grain growth and magnetic properties of low-sintered LiZnTi ferrite-ceramic // Ceram. Int. 2020. V. 46. P. 14669–14673.
Clarysse T., Vanhaeren D., Hoflijk I., Vandervorst W. Characterization of electrically active dopant profiles with the spreading resistance probe // Mater. Sci. Eng. R. 2004. V. 47. P. 123–206.
Макаревич К.С., Кириченко Е.А., Каминский О.И., Зайцев А.В., Пячин С.А. Получение бетта и аморфной форм оксида висмута различной дисперсности пиролитическим методом и исследование их оптических и морфологических свойств // Бюллетень научных сообщений. 2018. Т. 23. С. 17–21.
Kalinchenko F.V., Borzenkova M.P., Novoselova A.V. The Bi2O3–BiF3 System // Rus. J. Inorg. Chem. 1981. V. 26. P. 118–120.
Wang X., Zhang H., Li J., Jin L., Liu Ch., Liao Y., Liu K. Influence of Bi2O3–Nb2O5 additive on microstructure and magnetic properties of LiZn ferrites // J. Magn. Magn. Mater. 2022. V. 564. Р. 170165.
Zhou T., Zhang H., Liu Ch., Jin L., Xu F., Liao Y., Jia N., Wang Y. Li2O–B2O3–SiO2–CaO–Al2O3 and Bi2O3 co-doped gyromagnetic Li0.43Zn0.27Ti0.13Fe2.17O4 ferrite ceramics for LTCC Technology // Ceram. Int. 2016. V. 42. P. 16198–16204.
Lysenko E.N., Astafyev A.L., Vlasov V.A., Surzhikov A.P. Analysis of phase composition of LiZn and LiTi ferrites by XRD and thermomagnetometric analysis// J. Magn. Magn. Mater. 2018. V. 465. P. 457–461.
Сафантьевский А.П. Поликристаллические феррошпинели СВЧ. Современное состояние и перспективы развития // Обзоры по электронной технике. Сер. 6 “Материалы”. 1979. Т. 9 (670). 56 с.