High quality Bi1−xDyxFeO3 (0 ≤ x ≤ 0.15) ceramics have been fabricated by sintering Dy-doped BiFeO3 (BFO) precursor powders at a low temperature of 780 °C. The magnetic properties of BFO were improved by the introduction of Dy on the Bi-site. More importantly, well saturated ferroelectric hysteresis loops and polarization switching currents have been observed at room temperature. A large remnant polarization (2Pr) value of 62 μC/cm2 is achieved, which is the highest value reported so far for rare-earth-doped BFO ceramics. Moreover, mechanisms for improved multiferroic properties depending on chemical doping-caused structure evolutions have also been discussed.

1.
M.
Fiebig
,
T.
Lottermoser
,
D.
Fröhlich
,
A. V.
Goltsev
, and
R. V.
Pisarev
,
Nature
419
,
818
(
2002
).
2.
J.
Wang
,
J. B.
Neaton
,
H.
Zheng
,
V.
Nagarajan
,
S. B.
Ogale
,
B.
Liu
,
D.
Viehland
,
V.
Vaithyanathan
,
D. G.
Schlom
,
U. V.
Waghmare
,
N. A.
Spaldin
,
K. M.
Rabe
,
M.
Wutting
, and
R.
Ramesh
,
Science
299
,
1719
(
2003
).
3.
H.
Bea
,
M.
Gajek
,
M.
Bibes
, and
A.
Barthelemy
,
J. Phys.: Condens. Matter
20
,
434231
(
2008
).
4.
N. A.
Hill
,
J. Phys. Chem. B
104
,
6694
(
2000
).
5.
R.
Ramesh
and
N. A.
Spaldin
,
Nature Mater.
6
,
21
(
2007
).
6.
M.
Fiebig
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
38
,
R123
(
2005
).
7.
D. I.
Khomskii
,
J. Magn. Magn. Mater.
306
,
1
(
2006
).
8.
F.
Kubel
and
H.
Schmid
,
Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci.
46
,
698
(
1990
).
9.
I.
Sosnowska
,
T.
Peterlin-Neumaier
, and
E.
Steichele
,
J. Phys. C
15
,
4835
(
1982
).
10.
J. R.
Teague
,
R.
Gerson
, and
W. J.
James
,
Solid State Commun.
8
,
1073
(
1970
).
11.
S.
Zhang
,
W.
Luo
,
D.
Wang
, and
Y.
Ma
,
Mater. Lett.
63
,
1820
(
2009
).
12.
V. A.
Khomchenko
,
D. V.
Karpinsky
,
A. L.
Kholkin
,
N. A.
Sobolev
,
G. N.
Kakazei
,
J. P.
Araujo
,
I. O.
Troyanchuk
,
B. F. O.
Costa
, and
J. A.
Paixão
,
J. Appl. Phys.
108
,
074109
(
2010
).
13.
G. L.
Yuan
,
S. W.
Or
,
J. M.
Liu
, and
Z. G.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
052905
(
2006
).
14.
G. L.
Yuan
and
S. W.
Or
,
J. Appl. Phys.
100
,
024109
(
2006
).
15.
S. T.
Zhang
,
L. H.
Pang
,
Y.
Zhang
,
M. H.
Lu
, and
Y. F.
Chen
,
J. Appl. Phys.
100
,
114108
(
2006
).
16.
V. A.
Khomchenko
,
D. A.
Kiselev
,
I. K.
Bdikin
,
V. V.
Shvartsman
,
P.
Borisov
,
W.
Kleemann
,
J. M.
Vieira
, and
A. L.
Kholkin
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
262905
(
2008
).
17.
Z.
Yan
,
K. F.
Wang
,
J. F.
Qu
,
Y.
Wang
,
Z. T.
Song
, and
S. L.
Feng
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
082906
(
2007
).
18.
Z.
Hu
,
M.
Li
,
B.
Yu
,
L.
Pei
,
J.
Liu
,
J.
Wang
, and
X.
Zhao
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
185010
(
2009
).
19.
Y. P.
Wang
,
L.
Zhou
,
M. F.
Zhang
,
X. Y.
Chen
,
J. M.
Liu
, and
Z. G.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
1731
(
2004
).
20.
R.
Palai
,
R. S.
Katiyar
,
H.
Schmid
,
P.
Tissot
,
S. J.
Clark
,
J.
Robertson
,
S. A. T.
Redfern
,
G.
Catalan
, and
J. F.
Scott
,
Phys. Rev. B
77
,
014110
(
2008
).
21.
W. M.
Zhu
,
L. W.
Su
,
Z. G.
Ye
, and
W.
Ren
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
142908
(
2009
).
22.
S. Y.
Wang
,
X.
Qiu
,
J.
Gao
,
Y.
Feng
,
W. N.
Su
,
J. X.
Zheng
,
D. S.
Yu
, and
D. J.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
152902
(
2011
).
23.
Y. H.
Chu
,
L. W.
Martin
,
M. B.
Holcomb
,
M.
Gajek
,
S.-J.
Han
,
Q.
He
,
N.
Balke
,
C.-H.
Yang
,
D.
Lee
,
W.
Hu
,
Q.
Zhan
,
P.-L.
Yang
,
A.
Fraile-Rodriguez
,
A.
Scholl
,
S. X.
Wang
, and
R.
Ramesh
,
Nature Mater.
7
,
478
(
2008
).
24.
I. O.
Troyanchuk
,
M. V.
Bushinsky
,
D. V.
Karpinsky
,
O. S.
Mantytskaya
,
V. V.
Fedotova
, and
O. I.
Prochnenko
,
Phys. Status Solidi B
246
,
1901
(
2009
).
25.
G.
Catalan
and
J. F.
Scott
,
Adv. Mater.
21
,
2463
(
2009
).
You do not currently have access to this content.