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Evaluation of the Structural Phase Transition in Multiferroic (Bi1−x Prx)(Fe0.95 Mn0.05)O3 Thin Films by A Multi-Technique Approach Including Picosecond Laser Ultrasonics

Authors :
Sergey Avanesyan
Zheng Wen
Di Wu
Alexey M. Lomonosov
Elton de Lima Savi
Pascal Ruello
Anthony Rousseau
Qiao Jin
Alain Bulou
Samuel Raetz
Vitalyi Gusev
Maju Kuriakose
Nicolas Delorme
Nikolay Chigarev
Gwenaelle Vaudel
Equipe Ultrasons Lasers
Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux (I2M)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)
Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
A. M. Prokhorov General Physics Institute (GPI)
Russian Academy of Sciences [Moscow] (RAS)
Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans (LAUM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Le Mans Université (UM)
Institut des Molécules et Matériaux du Mans (IMMM)
Le Mans Université (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Adobe Research
Unité de Dynamique et Structure des Matériaux Moléculaires (UDSMM)
Université du Littoral Côte d'Opale
Laboratoire d'Informatique de l'Université du Mans (LIUM)
Le Mans Université (UM)
Institut de recherche en ingénierie moléculaire et matériaux fonctionnels de l'université du Maine (IRIMMFUM)
Chinese Academy of Forestry
Laboratoire de physique de l'état condensé (LPEC)
Fisk University
Le Mans Université (UM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Qingdao University of Science and Technology
National Laboratory of Solid State Microstructures [Nanjing University] (LSSMS)
Nanjing University (NJU)
École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)
Source :
Applied Sciences, Applied Sciences, MDPI, 2019, 9 (4), pp.736. ⟨10.3390/app9040736⟩, Applied Sciences, Vol 9, Iss 4, p 736 (2019), Volume 9, Issue 4
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

Picosecond laser ultrasonics is an experimental technique for the generation and detection of ultrashort acoustic pulses using ultrafast lasers. In transparent media, it is often referred to as time-domain Brillouin scattering (TDBS). It provides the opportunity to monitor the propagation of nanometers-length acoustic pulses and to determine acoustical, optical, and acousto-optical parameters of the materials. We report on the application of TDBS for evaluating the effect of Praseodymium (Pr) substitution on the elasticity of multiferroic (Bi1&minus<br />xPrx)(Fe0.95Mn0.05)O3 (BPFMO) thin films. The films were deposited on Si and LaAlO3 (LAO) substrates by a sol-gel method. X-ray diffraction and Raman spectra revealed earlier that a phase transition from rhombohedral to tetragonal structure occurs at about 15% Pr substitution and is accompanied by the maxima of remnant magnetization and polarization. Combining TDBS with optical spectral reflectometry, scanning electron microscopy, and topographic measurements by atomic force microscopy, we found that the structural transition is also characterized by the maximum optical dielectric constant and the minimum longitudinal sound velocity. Our results, together with earlier ones, suggest that BiFeO3-based films and ceramics with compositions near phase boundaries might be promising materials for multifunctional applications.

Details

Language :
English
ISSN :
20763417
Database :
OpenAIRE
Journal :
Applied Sciences, Applied Sciences, MDPI, 2019, 9 (4), pp.736. ⟨10.3390/app9040736⟩, Applied Sciences, Vol 9, Iss 4, p 736 (2019), Volume 9, Issue 4
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d1e9ab53796dc00dffd2031965ebaaad