Synthesis and structural study of stoichiometric Bi2Ti2O7 pyrochlore

Hector, Andrew L.; Wiggin, Seth B.

doi:10.1016/s0022-4596(03)00378-5

Cited by 186 publications

(198 citation statements)

References 28 publications

Supporting

Mentioning

181

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Compounding the complexities of the single crystal growth process and the thermodynamics involved, the synthesis and growth of A 2 B 2 O 7 oxides are further complicated by the different cation oxidation states and lattice disordering tendencies that are known to occur in the pyrochlore structure [26][27][28][29][30]. While the ionic size, charge and electronic effects are determining factors on these tendencies, the pyrochlore can be transformed into the disordered fluorite structure (space group Fm3 m) by mixing the A and B atoms (on cation sublattice) and randomly distributing the oxygen vacancies (on the anion sublattice).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Synthesis, floating zone crystal growth and characterization of the quantum spin ice Pr2Zr2O7 pyrochlore

Koohpayeh

Wen

Trump

et al. 2014

Journal of Crystal Growth

View full text Add to dashboard Cite

Pyrochlore Pr 3+ 2+x Zr 4+ 2-x O 7-x/2 samples in the form of both powders (-0.02≤x≤0.02) and bulk single crystals have been studied to elucidate the dependence of their magnetic, compositional and structural properties on synthesis and growth conditions. All samples were characterized using X-ray diffraction, specific heat, and DC magnetization measurements. The crystals were also studied using the X-ray Laue technique and scanning electron microscopy. Increasing the Pr content for the Pr 2+x Zr 2-x O 7-x/2 powders enlarged the lattice parameter, and resulted in systematic changes in magnetic susceptibility and specific heat.Stoichiometric and high quality single crystals of Pr 2 Zr 2 O 7 were grown using the optical floating zone technique under a high purity static argon atmosphere, to avoid inclusions of Pr 4+ and limit Pr vaporization. Increasing the growth speed was found to significantly reduce Pr vaporization for better control of stoichiometry. Scanning electron microscopy provided direct evidence of spinodal decomposition during growth that is controllable via rotation rate. An intermediate rotation rate of 3-6 rpm was found to produce the best microstructure. The magnetic susceptibility of crystals grown at rates from

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Synthesis, floating zone crystal growth and characterization of the quantum spin ice Pr2Zr2O7 pyrochlore

Koohpayeh

Wen

Trump

et al. 2014

Journal of Crystal Growth

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The structure of the insulating pyrochlore Bi 2 Ti 2 O 6 OЈ ͑BTi͒ has been studied by x-ray and neutron-scattering [1][2][3] and density-functional theory ͑DFT͒ methods. [4][5][6][7] The ideal pyrochlore structure belongs to the Fd3m space group and consists of interpenetrating Bi 2 OЈ and Ti 2 O 6 polyhedral networks.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…3 The OSiO bond angle in ␤ cristobalite is around 145°. Displacements of the Bi ion from the OЈOЈ axis in Bi 2 Ti 2 O 6 OЈ have been inferred from powder neutrondiffraction studies, 2 where it was shown that marked improvements in fits to data were obtained by allowing Bi ions to shift from the ideal pyrochlore positions by 0.43 Å. Bi displacements in Bi 2 Ti 2 O 6 OЈ were also obtained from a reverse Monte Carlo ͑RMC͒ analysis of neutron total scattering data by Shoemaker et al 3 The distribution of Bi displacements is peaked around 0.4 Å, which corresponds to a OЈBiOЈ bond angle around 160°. The cause of the displacement of the O ions from the SiSi axis in ␤ cristobalite is clearly the stereochemical arrangement of two SiO bonds and two off-center O lone pairs.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

First-principles calculation of the structure and dielectric properties ofBi2Ti2O7

Patterson

2010

Phys. Rev. B

View full text Add to dashboard Cite

The structure, vibrational modes, and phonon contribution to the dielectric function of the pyrochlore Bi 2 Ti 2 O 6 OЈ were calculated using first-principles methods. Total-energy minimization calculations were performed for Bi 2 Ti 2 O 6 OЈ in a unit cell containing 88 ions, which had the ideal, cubic pyrochlore structure as the initial configuration. No symmetry constraints were imposed during this relaxation. Subsequent symmetry analysis of the relaxed structure found Pna2 1 space-group symmetry in a 44 ion unit cell. This structure contains Bi ions with two types of eightfold coordination by O and OЈ ions. Vibrational modes and the dielectric function were calculated for the Fd3m, Pna2 1 , and P 1 structures. The crystal structure obtained by total-energy minimization is compared to structural data from reverse Monte Carlo analysis of neutron total scattering data. The imaginary part of the dielectric function derived from vibrational mode calculations is compared to dielectric function data for several related pyrochlores. Phonons which make the largest contributions to the dielectric constant are identified and analyzed.

show abstract

“…Это приводит к тому, что Bi 2 Ti 2 O 7 не попадает в " поле стабильности пирохлоров" -область соотноше-ний радиусов A-и B-катионов, соответствующую обра-зованию устойчивой кристаллической структуры пиро-хлора [11]. Кроме того, ранее было показано [14][15][16], что Bi 6s-неподеленная электронная пара создает про-странственные затрудения для расположения ионов, что может приводить к смещениям атомов висмута из высо-косимметричных позиций в позиции 96h, 96g или 192i и вследствие этого к смещениям атомов O ′ . Такие особен-ности кристаллического строения являются причинами термической нестабильности стехиометрической фазы Bi 2 T 2 O 7 , что ограничивает возможность его получения в виде плотной керамики с помощью твердофазной ре-акции и дальнейшее практическое использование [1,17].…”

Section: Introductionunclassified

Экспериментальное исследование и ab initio расчет свойств Sc-, In-допированных титанатов висмута со структурой типа пирохлора

Krasnov¹,

Shein²,

Пийр³

2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

С использованием ab initio расчетов получены данные о структурных, электронных, оптических свойствах титаната висмута со структурой типа пирохлора и соединений с замещением атомами скандия, индия позиций висмута, титана. Результаты теоретических расчетов согласуются с экспериментально полученными структурными и оптическими характеристиками синтезированных допированных соединений. Показано, что замещение атомов висмута в структуре пирохлора атомами Sc или In энергетически выгодно. На основании данных оптической спектроскопии образцов определены величины энергии, соответствующие прямому и непрямому переходам в Sc-, In-допированных титанатах висмута, которые находятся в согласии с теоретически рассчитанными значениями. ВведениеСоединения на основе титаната висмута со струк-турой типа пирохлора перспективны как материалы с высокой диэлектрической проницаемостью, малым током утечки [1-4] и смешанные электронно-ионные проводники [5,6]. Кроме того, Bi 2 Ti 2 O 7 получаемый в на-норазмерном состоянии, обладает фотокаталитической активностью в видимой области спектра [7][8][9][10].. В настоящей работе для проведения ab initio расчетов использовалась A-центрированная конфигура-ция: катион A (Bi) помещался в позицию 16c (0; 0; 0), катион B (Ti) -в позицию 16d (0.5; 0.5; 0. может приводить к смещениям атомов висмута из высо-косимметричных позиций в позиции 96h, 96g или 192i и вследствие этого к смещениям атомов O ′ . Такие особен-ности кристаллического строения являются причинами термической нестабильности стехиометрической фазы Bi 2 T 2 O 7 , что ограничивает возможность его получения в виде плотной керамики с помощью твердофазной ре-акции и дальнейшее практическое использование [1,17].Стабильность кристаллической структуры пирохлора титаната висмута может быть достигнута путем замеще-ния части катионов висмута катионами других элемен-тов с меньшим ионным радиусом. Так, с использованием реакции твердофазного синтеза были получены термо-стабильные титанаты висмута со структурой пирохлора, допированные атомами Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Y и Nd, и изучены их электрофизические свойства [5,6,[18][19][20][21][22][23][24][25].Ранее с помощью ab initio расчетов были получены данные об электронной структуре и оптических свой-ствах стехиометрического Bi 2 Ti 2 O 7 [1,16,[26][27][28][29][30][31][32]. Авторы упомянутых работ показали, что это соединение отно-сится к диэлектрикам с прямым электронным переходом и величиной запрещенной щели 2.6−2.85 eV [29,32]. Позже было выявлено, что при замещении части ато-мов Ti 3d-элементами (Fe, Ni, Cr, Mn и V) происходит формирование новых энергетических состояний внутри запрещенной щели и длинноволновый сдвиг в спек-трах поглощения (по сравнению со стехиометрическим

show abstract

Synthesis and structural study of stoichiometric Bi2Ti2O7 pyrochlore

Cited by 186 publications

References 28 publications

Synthesis, floating zone crystal growth and characterization of the quantum spin ice Pr2Zr2O7 pyrochlore

Synthesis, floating zone crystal growth and characterization of the quantum spin ice Pr2Zr2O7 pyrochlore

First-principles calculation of the structure and dielectric properties ofBi2Ti2O7

Экспериментальное исследование и ab initio расчет свойств Sc-, In-допированных титанатов висмута со структурой типа пирохлора

Contact Info

Product

Resources

About