Magnetoelectric composite ceramics of barium titanate and cobalt-iron compounds - [kumulative Dissertation]

Abstract

Untersuchungen zu magnetoelektrischen Kompositen aus BaTiO3 mit CoFe2O4 und Co1/3Fe2/3 wurden durchgeführt. Um Precursorpulver herzustellen wurde eine Polyolmethode angewandt. Dies resultierte in amorphen Proben mit superparamagnetischen Eigenschaften und Partikelgrößen im nanoskaligen Bereich. Die kleinen Partikel führten zu einer gleichmäßigen Verteilung der Komponenten sowohl in den Precursoren als auch in den finalen Keramiken, wobei die hohen Sintertemperaturen zu einem starken Partikelwachstum führten. Durch reduktives Sintern mit anschließender Reoxidation konnten Reaktionen zwischen den Komponenten vermieden werden. Es wurden zwei Arten von Kompositen hergestellt. Das erste System bestand aus ferrimagnetischem CoFe2O4 eingebettet in einer ferroelektrischen BaTiO3-Matrix. Im zweiten System war eine Co1/3Fe2/3 Legierung die ferromagnetische Komponente. Ausgeprägte magnetoelektrische Hysteresen und Verläufe, in Abhängigkeit der Zusammensetzung, konnten erstmals beschrieben werden.

The thesis covers investigations of magnetoelectric composites of BaTiO3 with CoFe2O4 and a Co1/3Fe2/3. A polyol-mediated synthesis was used to prepare the composite precursor powders, resulting in amorphous nano sized powders with superparamagnetic properties. The small particle sizes ensure an evenly distribution throughout the precursor and in the final ceramics, although the high sintering temperatures lead to a massive particle growth. A reductive sintering procedure with subsequent reoxidation was developed to suppress side reactions between the two components. This was a key factor in the composite preparation. Two kinds of composites were prepared by this route. The first set of composites consists of CoFe2O4 embedded in a matrix of BaTiO3. The second kind of composite also contains BaTiO3 as matrix but involves the alloy Co1/3Fe2/3 as ferromagnetic phase. Magnetoelectric measurements revealed distinct magnetoelectric behaviors depending on the composition.