P ê s= k DyMn 2 O 5 : g à k Ä8 ý V ê s ¹ ÅT — ¤V R Ë



P ê s= k DyMn ² O 5 : g à k Ä8 ý V ê s ¹ ÅT  — ¤V R Ë

~ ç

¡` 9 r ) · T A I+ Ö < ·  ™ » G ž B 4 w H ^∗

Ö 

¦ í ß –@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , Ö  ¦ í ß – 680-749

† ç

¡? Z 9  · ¦ ? * å  · + ä * × <r )

Ÿ

í† ½ Ó/ B N õ @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , Ÿ í† ½ Ó 790-784

T

+ ä   ™ ¸

 â

$ í @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ ,  Òí ß – 608-736 (2006¸   1 Z 4 23{ 9  ~ à Î6 £ §)

“

¦“ : r \ " f ™ è  ÷ &  H “ ¦ © œ ì ø Í6 £ xZ O  (OF)õ  “ ¦“ : r, “ ¦· ú š\ " f ™ è     H hot-forging (HF) ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð DyMn

2

O

5

[ j b ” `  ¦ ] j› ¸ “ ¦, “ : r • ¸ (3 ∼ 300 K)ü <  l  © œ (0 ∼ 9 T)    o\    É r DyMn

2

O

5

[ j



b ” _  Ä »„   © œÃ º,  µ 1 Ï ì  rF G, q \ P  Õ ªo “ ¦  l y Œ ™Ã ºÖ  ¦`  ¦ 8 £ ¤& ñ # Œ  © œ„  s  : £ ¤$ í õ  Û ¼— 2 ;õ    & ñ  © œ\   

 É

r y © œÄ »„  õ  y © œ $ í  s _   © œ  ñ Œ •6   x \  › ' a # Œ › ¸  % i  . DyMn

²

O

5

[ j b ” “ É r 42 K ü < 6 K\ " f y Œ • y

Œ

• Mnõ  Dy\  _ ô  Ç  l   © œ„  s 
 
 9 26 K\ " f• ¸ Mn\  _ ô  Ç  l   © œ„  s 
 è ß – . 38 K \ " f  H incommensurate-commensurate \  l “     H Û ¼— 2 ;  © œI _      Å Òl ü < commensurate ÷ &€  

"

f  l   + þ A\  _ ô  Ç   ½ + Ë M :ë  H \  y © œÄ »„  $ í s 
š ¸  H Curie “ : r • ¸\  ¦
 ? /  H y © œÄ »„    © œ„  s 
 è ß –



. DyMn

²

O

5

[ j b ” “ É r ì ø Íy © œ $ í ^ ‰– Ð 6 K \ " f  © œ  H  l y Œ ™Ã ºÖ  ¦ ° ú כ 38 emu/g Oe`  ¦
 ? /% 3  .

DyMn

2

O

5

[ j b ” “ É r é ß –  & ñ _  — ¸Ž  H » ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f
 
  H ¨ î ç  H ° ú כÜ ¼– Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 Ü ¼ 9  l  © œs  5 T “  

÷ &% 3 `  ¦ M : €  • 5.8 µ

B

/f.u. – Ð Ÿ í o÷ &% 3  . DyMn

2

O

5

[ j b ” _  Ä »„   © œÃ º  H 38 K \ " f  © œ  H x ß ¼

\

 ¦
 ? /% 3 Ü ¼ 9, T

^0N

= 26 K  A \ " f  l  © œ\    É r Ä »„   © œÃ º_     o ß ¼> 
 z Œ ¤Ü ¼ 9  l  © œ

` 

¦ 9 T “   % i `  ¦ M : DyMn

²

O

5

[ j b ” _  Ä »„   © œÃ º   + þ AÖ  ¦“ É r 15 % s % 3  .

PACS numbers: 75.80.+q

Keywords: DyMn

2

O

5

 y © œ^ ‰ [ j b ” ,  l „  l  ´ òõ , \ P 6   x | ¾ Ó,  © œ„  s , Hot-forging

I. " e  ] Ø



y © œ^ ‰ (multiferroic)ê ø Í y © œÄ »„  $ í , y © œ $ í , y © œò ø Í$ í ×  æ

¿

º 7 á x À Ó s  © œ_  : £ ¤$ í s  † < Êa 
 
  H Ó ü t| 9 – Ð ü @ Ò\ " f

“

   ) a  l  © œ, „  l  © œ,   + þ A§ 4 \  _ K   µ 1 Ï  o,  µ 1 Ï ì

 rF G,  µ 1 ρ  + þ As  + þ A$ í ÷ &  H  כ s   [1]. s ü < ° ú  “ É r  y © œ

^

‰ Ó ü t| 9 `  ¦ s 6   x ô  Ç  © œu – Ѝ  H  ×  æ  © œI l % 3 ™ è , „  l  © œ

\

 _ K  › ¸] X ÷ &  H y © œ $ í / B N”   © œu ,  l  © œ\  _ ô  Ç · ú š„  

$ í

   o\  l “  ô  Ç à Ô ½ ™Û ¼¿ »Û ¼ 1 p x s  e ”  . ¢ ¸ô  Ç  y © œ^ ‰\ 

"

f „  l ì  rF G õ   l ì  rF G`  ¦   ½ + ˽ + É Ã º e ”   H 0 p x§ 4 “ É r Ó  oÆ Ó Y

Us ' 
 à Ô ½ ™Û ¼¿ »Û ¼ Õ ªo “ ¦ $  © œ © œu _  [ O > \   8 ´ ú §

“ É

r  Ä »• ¸\  ¦ ] j/ B N ½ + É Ã º e ”  . Õ ª Q
 s  Qô  Ç  y © œ^ ‰  H



ƒ  > \  ™ èà º Ó ü t| 9 ë ß – ” > r F   9 { 9  ҍ  H z  ´+ « >z  ´\ " f  o

½

+ ËÓ ü t – Ð ½ + Ë$ í “ ¦ e ”  .  y © œ^ ‰ : £ ¤$ í s  % ƒ6 £ § Ü ¼– Ð ~ ½ Ó Ò$ 3 

∗

E-mail: [email protected]

(Nickel iodine boracite, Ni 3 B 7 O 13 ) \ " f µ 1 Ï|  ) a s Ê ê– Ð é

ß –0 A[ jŸ í { © œ ô  Ç> h s  © œ_   o½ + ËÓ ü t – Ð + þ A$ í  ) a 4 Ÿ ¤ ¸ ú šô  Ç ½ ¨› ¸

\

 ¦ t   H ´ ú §“ É r  y © œ^ ‰ Ó ü t| 9 [ þ t s  ½ + Ë$ í ÷ &% 3  . 1950¸   â



Qr  \ " f y © œÄ »„  ^ ‰ ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô í ß – oÓ ü t _  do C • ¸ _

 B  o \  e ”   H € ª œs “ : r ×  æ { 9  Ò\  ¦  l  : £ ¤$ í `  ¦ ° ú   H dn € ª œs “ : r Ü ¼– Ð @ /u    H D h– Ðî  r + þ AI _  y © œÄ »„  -y © œ $ í



o½ + ËÓ ü t \  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ r  Œ •÷ &% 3   [2]. ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô (1 - x)Pb(Fe _2/3 W _1/3 )O ₃ - xPb(Mg _1/2 W _1/2 )O ₃ í ß – oÓ ü t _ 

ƒ

 ½ ¨– РÒ'  Mgü < W s “ : r“ É r ì ø Í $ í s  9 y © œÄ »„  $ í `  ¦ { 9  Ü

¼v “ ¦, Fe ³⁺ s “ : r \ " f „  + þ A& h “   d ⁵   H  l & h  & ñ Ž 7 H \  l 

#

Œ % i  . ¢ ¸ô  Ç, y © œÄ »„  $ í õ  y © œ $ í `  ¦
 ? /  H B  o 

 & ñ Ž 7 H ) a Pb ₂ (CoW)O ₆ , Pb ₂ (FeTa)O ₆ Õ ªo “ ¦ y © œÄ »„  õ  ì

ø Íy © œ $ í `  ¦ t  9 10 K s  \ " f €  •ô  Ç y © œ $ í `  ¦
 

?

/  H Pb 2 (FeTa)O 6 1 p x s  µ 1 Ï| ÷ &% 3   [3-6]. þ j   H Y ü < ° ú  

“ É

r  Œ •“ É r s “ : r ì ø Í â `  ¦ t   H  Bž ÐÀ Ó " é ¶ ™ èü <  H € ª œs “ : r ì ø Í

 â

`  ¦ t   H Bi  o½ + ËÓ ü t s    ½ + ˝ ) a ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô Ó ü t| 9 

-401-

Fig. 1. Crystal structure of the DyMn 2 O 5 single crystal.

s

 y © œÄ »„  $ í õ  ì ø Íy © œÄ »„  $ í `  ¦ 1 l x r \  t   H  כ Ü ¼– Ð · ú ˜



9t “ ¦ e ”   [7].

þ

j   H  Bž ÐÀ Ó " é ¶ ™ è\  ¦ Ÿ í† < Ê   H ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô ½ ¨› ¸\ 

"

f  l & h  $ í | 9 õ  ½ ¨› ¸& h  | 9 " f   à º  s \  y © œô  Ç  © œ  ñ

 

½ + Ë`  ¦
 ? /  H  כ s  µ 1 Ï| ÷ &% 3  . RMn ² O 5 Ó ü t| 9 >   H [8-16] Quezel-Ambrunaz [17] ü < Bertaut [18] 1 p x \  _ K 

%

ƒ6 £ § · ú ˜ 9& ’ Ü ¼ 9 ŠҖ Ð Bi ² O 3 flux\  ¦ s 6   x # Œ $ í  © œr †   RMn 2 O 5 é ß –  & ñ _   y © œ^ ‰ : £ ¤$ í \  › ' a ô  Ç ƒ  ½ ¨ ”  ' Ÿ ÷ &

“

¦ e ” Ü ¼ 9 þ j   H \   H  Bž ÐÀ Ó " é ¶ ™ è ×  æ Y, Tb, Dy ü < Hos 

Ÿ

í† < ʝ ) a RMn 2 O 5 é ß –  & ñ _   y © œ^ ‰ : £ ¤$ í \  › ' a ô  Ç ƒ  ½ ¨    õ

 µ 1 ϳ ð÷ &“ ¦ e ”  . AB 2 O ₅ ½ ¨› ¸\  ¦ t   H Ó ü t| 9  ×  æ \ " f DyMn 2 O 5 [19-24]  H  l  „  s  # Œ Q “ : r • ¸\ " f { 9 # Q


“

¦ e ” Ü ¼ 9   É r  y © œ^ ‰ Ó ü t| 9 [ þ t ˜ Ð   l  © œ\    É r Ä »„  



 s  ß ¼> 
 
“ ¦ e ”  .

Fig. 1“ É r DyMn 2 O ₅ é ß –  & ñ _    & ñ ½ ¨› ¸\  ¦
  · p  כ s

 . DyMn ² O 5 “ É r 50 K s  \ " f y © œÄ »„  õ  (ì ø Í)y © œ 

$ í

 © œ„  s  “ : r • ¸ 25 ∼ 39 K, 39 ∼ 45 K   H ~ ½ Ó\ " f
 


 9, z  ´“ : r \ " f Pbam (No 55) / B N ç ß –ç  H`  ¦ t   H or- thorhombic ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú   H  . DyMn ² O 5   & ñ ½ ¨› ¸\ " f Mn“ É r 3 ⁺ ü < 4 ⁺ – Ð ” > r F   9, ~ Õ ª Q”   í ß –™ è¼ 1 π  ^ ‰ ? /\ 

”

> r F    H Mn ⁴⁺ O 6   H Fig \ " f% ƒ! 3  í ß –™ è O(2), O(3)  s 

\

 ” > r F   9 c-» ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ Ó`  ¦    ^ ‰“   + þ AI – Ð  © œ o \ 

ƒ

   ÷ &# Q e ”  . x  p × ¼  { Œ • ×  æ € © œ\  0 Au ô  Ç ô  Ç Š © œ_  Mn ³⁺ O ₅   H í ß –™ è O(2)\  ¦ / B N: Ÿ x Ü ¼– Ð ab ¨ î €   ? /\  e ”   H ¿ º

>

h_  í ß –™ è¼ 1 π  ^ ‰ ^ ‰“  õ  ƒ    ÷ &# Q e ” Ü ¼ 9  © œ o \  " f

–

Ð · ¡ ­ # Q e ”  . DyMn 2 O 5 y © œÄ »„  $ í “ É r x  p × ¼ ? /\  ” > r F

   H Mn ³⁺ \  l “   # Œ µ 1 ÏÒ q t “ ¦ e ” Ü ¼
 Mn ³⁺   H ¢ ¸ ô

 Ç (ì ø Í)y © œ $ í ´ òõ \  ¦ $  r v   H " é ¶ “  s  ÷ &l • ¸ ô  Ç .

DyMn 2 O 5   & ñ ½ ¨› ¸\ " f Dy  H í ß –™ è 8> h   ½ + ˝ ) a í ß –™ è

¼

1 π  ^ ‰ ? /\  0 Au ô  Ç . s ü < ° ú  “ É r 4 Ÿ ¤ ¸ ú šô  Ç DyMn ₂ O ₅   

&

ñ ½ ¨› ¸ M :ë  H \   l & h   © œ„  s  # Œ Q “ : r • ¸\ " f µ 1 ÏÒ q t÷ &

9, s  ‰ & ³ © œ“ É r Mn _  Û ¼— 2 ;õ  Dy_   l  — ¸F ' pà Ô  s \  + þ A

$ í

÷ &  H  © œ  ñ Œ •6   x÷  r ë ß –  m   Mn Û ¼— 2 ;[ þ t  s _  “ § ¨ 8 Š  © œ  

ñ Œ •6   x \  _ K " f• ¸
 è ß – . ‘ : r  7 Hë  H“ É r “ : r • ¸ (3 ∼ 300 K) ü <  l  © œ (0 ∼ 9 T)    o\    É r DyMn 2 O 5 [ j b ”  _

 Ä »„   © œÃ º,  µ 1 Ïì  rF G, q \ P  Õ ªo “ ¦  l y Œ ™Ã ºÖ  ¦`  ¦ 8 £ ¤& ñ

# Œ  © œ„  s  : £ ¤$ í õ  Û ¼— 2 ;õ    & ñ  © œ\    É r y © œÄ »„  õ  y © œ



$ í  s _   © œ  ñ Œ •6   x \  › ' a # Œ › ¸  % i  .

II. ÷ m Ç] M öU ê s0 n É

DyMn 2 O 5 [ j b ” “ É r “ ¦“ : r \ " f ™ è  ÷ &  H “ ¦ © œ ì ø Í6 £ xZ O  (OF) õ  x 9 • ¸ü <   & ñ $ í `  ¦ † ¾ Ó © œr v l  0 AK  “ ¦“ : r, “ ¦· ú š\ 

"

f ™ è     H hot-forging (HF) ~ ½ ÓZ O \  _ ô  Ç ¿ º 7 á x À Ó ] j

›

¸÷ &% 3  . í  H • ¸ 99.9 %“   Dy 2 O 3 ü < MnO ² " é ¶ « Ñì  r ´ ú ˜`  ¦ ]

 t q – Ð 8 £ ¤ | ¾ Ó # Œ DyMn ² O 5+ › ¸$ í q  ÷ &• ¸2 Ÿ ¤ ™ D ¥ ½ + Ëô  Ç ì

 r ´ ú ˜`  ¦ ^  ¦x 9  (ball mill)– Ð 24r ç ß – 1 l x î ß – ™ D ¥ ½ + Ëô  Ç Ê ê, 100

◦ C \ " f 24r ç ß – 1 l x î ß – | › ¸r (   . | › ¸ = å Q è ß – ì  r ´ ú ˜`  ¦ } Œ •



  µ 1 ϖ Ð ì  r  Wô  Ç Ê ê · ú ˜À Òp 
 • ¸m \  V , # Q / B N l  ì  r 0

Al \ " f 1000 ^◦ C _  “ : r • ¸\  ¦ Ä »t  €  " f 12r ç ß – 1 l x î ß – 

™

è % i  . ™ è = å Q è ß – ì  r ´ ú ˜`  ¦ 2  ^  ¦x 9  ô  Ç Ê ê, [ j b ”  Ü

¼– Ð $ í + þ A l  0 A # Œ 10 % polyvinylalcohol (PVA) 6   x Ó 

o`  ¦ 4 wt% ™ D ¥ ½ + Ë # Œ “ ¦Ø Ô>  [ O # Qï  r Ê ê  r  f ”  â 20 mm“   " é ¶: Ÿ x+ þ A F K5 Å q d  ¦ \  G Ä º“ ¦ 500 kg/cm <sup>2</sup> _  · ú š§ 4 `  ¦ “  

 % i  . $ í + þ A ) a ì  r ´ ú ˜ r « Ñ ×  æ { 9  ҍ  H 1200 ^◦ C _  “ : r • ¸\ 

"

f 24r ç ß – 1 l x î ß – “ ¦ © œì ø Í6 £ xZ O Ü ¼– Ð ™ è  r &  OF (Ordinary Firing) r « Ñ\  ¦ ] j› ¸ % i Ü ¼ 9,
 Qt  ì  r ´ ú ˜“ É r 4.9 MP _ 

· ú

š§ 4 õ  1200 ^◦ C _  “ : r • ¸\  ¦ 12 r ç ß – 1 l x î ß – Ä »t  # Œ ™ è  r 

† 

 HF r « Ñ\  ¦ ] j› ¸ % i  . OF [ j b ” õ  HF [ j b ” _ 



© œ + þ A$ í õ  › ' aº   ) a   & ñ $ í “ É r X-ray Diffraction (XRD)  r ] X

 z  ´+ « >Ü ¼– Ð K $ 3  % i “ ¦, z Œ —· ú ˜ (grain) ³ ð€  “ É r Scanning Electron Microscopy (SEM)  © œu \  ¦ s 6   x # Œ ì  r$ 3  % i 



. DyMn ² O 5 [ j b ” _  „  l & h ,  l & h  : £ ¤$ í “ É r PPMS (Physical Property Measurement System)  © œu \  ¦ s 6   x

# Œ “ : r • ¸ (3 ∼ 300 K)ü <  l  © œ (0 ∼ 9 T)_     o\   

 É

r q \ P  (Heat capacity, Model P650),   o (VSM, Model P500), Ä »„   © œÃ º (Model 6000)\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . q \ P `  ¦ 8 £ ¤

&

ñ l  0 A # Œ r « Ñ\  ¦ 2.0 × 2.0 × 0.3 ∼ 0.5 mm ³ – Ð  /

B

N # Œ ³ ð€  `  ¦ ƒ    % i “ ¦,   o\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 A # Œ r 

«

Ñ\  ¦ 1.5 × 1.5 × 4 mm ³ f ” ¹ ¢ ¤€  ^ ‰ + þ AI – Ð / B N % i  .

Ä

»„   © œÃ º 8 £ ¤& ñ `  ¦ 0 A # Œ r « Ñ\  ¦ 5.0 × 5.0 × 0.5 mm ³ – Ð

/ B N # Œ € ª œ€  \  Ñ þ ˜F K`  ¦ dc-sputtering ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð 7 £ x ‚ Ã Ì 

“

¦ 550 ^◦ C \ " f 10ì  r ç ß – \ P % ƒo  # Œ „  F G`  ¦ + þ A$ í % i  .

Fig. 2. Indexing of the XRD patterns of DyMn 2 O 5 ce- ramic, according to an orthorhombic unit cell with di- mensions a = 7.291, b = 8.486 and c = 5.672 ˚ A. The square indicates the presence of DyMnO ₃ phase.

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

Fig. 2(a)  H { 9 ì ø Í& h “   [ j b ”  ] j› ¸ ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ™ è  ô  Ç (OF) DyMn 2 O 5 [ j b ” õ  (b) hot-forging ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ™ è

 

ô  Ç (HF) DyMn 2 O 5 [ j b ” _  XRD J ‡  `  ¦ 2θ = 25 - 45 ^◦  r] X  y Œ • # 3 0 A\ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç  כ s  . OF [ j b ” “  

 â

Ä º DyMn ² O 5 ½ ¨› ¸ + þ A$ í ÷ &t  3 l w % i “ ¦ DyMnO ³ ü <

MnO 2 ½ ¨› ¸\  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . DyMnO ³ ½ ¨› ¸  H 2θ = 25 - 45 ^◦  s \  + þ A$ í ÷ &# Q e ”   H (111), (112), (200), (202), (113) DyMnO 3  r] X  x ß ¼\  ¦ S X ‰ “   % i  . Õ ª Q
 HF [ j



b ” “    â Ä º DyMn 2 O 5 orthorhombic ½ ¨› ¸ ¸ ú ˜ + þ A$ í ÷ &

“

¦ e ” Ü ¼
 33.4 ^◦ Â Ò   H \ " f €  •ô  Ç DyMnO ₃  © œs  ” > r F  

%

i  . RMn ² O 5 ½ ¨› ¸\  ¦ t   H Ó ü t| 9 `  ¦ / B N l  ×  æ \ " f \ P % ƒ o

½ + É M : “ : r • ¸ 1000 ^◦ C s  © œs  ÷ &€   ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô

½

¨› ¸\  ¦ ° ú   H RMnO 3 ü < MnO ² + þ A$ 3  (fluorite) ½ ¨› ¸– Ð F  ì

 r K ÷ &# Q ” > r F ô  Ç “ ¦ ˜ Г ¦÷ &“ ¦ e ”   [5]. OF ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð DyMn ₂ O ₅ [ j b ” `  ¦ ™ è  ½ + É M : DyMn 2 O ₅  + þ A$ í ÷ &t  3 l w

  H s Ä »  H 1200 ^◦ C s  © œ_  Z  }“ É r ™ è   “ : r • ¸ % ò † ¾ Ó\  _  ô

 Ç í ß –™ è  f ”  ´ òõ  M :ë  H \  DyMn 2 O 5  + þ A$ í ÷ &l  „  \  DyMnO ₃  €  $  + þ A$ í ÷ &l  M :ë  H s  . Õ ª Q
 HF [ j b ” 

“

   â Ä º Z  }`  ¦ “ : r • ¸\ " f ™ è  ÷ &# Q• ¸ ™ è   õ & ñ 1 l x î ß – Z  }“ É r

· ú

š§ 4 s  r « Ñ\  “  ÷ &l  M :ë  H \  x 9 • ¸ 7 £ x  # Œ  © œ@ /

&

h Ü ¼– Ð í ß –™ è  f ”  ‰ & ³ © œ`  ¦ } Œ • Šҍ  H % i ½ + É`  ¦ # Œ  © œ@ /& h  Ü

¼– Ð x 9 • ¸ Z  }“ É r î ß –& ñ  ) a DyMn 2 O 5 ½ ¨› ¸\  ¦ + þ A$ í “ ¦ e ” 



.

Fig. 3“ É r “ : r • ¸   o\    É r DyMn 2 O 5 [ j b ” _  “ : r • ¸q 

\ P

q  (C/T)\  ¦
  · p  כ s  . 50 K s  \ " f DyMn 2 O 5

Fig. 3. Temperature dependence of the specific heat un- der zero magnetic field in the DyMn 2 O 5 ceramic. Arrows indicate a number of low temperature phase transition.

[

j b ” “ É r 4 > h_   © œ„  s  ‰ & ³ © œs 
 
“ ¦ e ” Ü ¼ 9, Fig_ 



o¶ ú ˜³ ð  H Dy õ  Mn l # Œ\  _ ô  Ç Ä »„   x 9   l   © œ„  s 

\

 ¦
  · p  כ Ü ¼– Ð s  8 £ ¤& ñ   õ   H N. Hur [15,18] 1 p x

\

 _ K  µ 1 ϳ ð  ) a DyMn 2 O 5 é ß –  & ñ _   © œ„  s  8 £ ¤& ñ    õ

ü < Ä »  % i  . q \ P q – Ð 8 £ ¤& ñ  ) a DyMn ₂ O ₅ [ j b ”  _

  © œ„  s  “ : r • ¸  H  l y Œ ™Ã ºÖ  ¦ õ  Ä »„   © œÃ º 8 £ ¤& ñ Ü ¼– Е ¸ S X

‰ “  ½ + É Ã º e ”  . Fig_  42 K\ 
 
  H  l   © œ„  s  (T N : incommensurate sinusoidal antiferromagnetic tran- sition)  H Mn ³⁺ /Mn ⁴⁺ Û ¼— 2 ;_   © œ o  ì ø Í $ í  © œI \  l 

“

 ô  Ç  כ s  9, 38 K\ 
 
  H „  s   H Mn ³⁺ /Mn ⁴⁺ _ 



© œ o   $ í  © œI \  _ K  Mn ³⁺ _  Jahn-Teller ~ Õ ª



Qf ” \  _ ô  Ç y © œÄ »„    © œ„  s  (T C : incommensurate- commensurate magnetic transition, ferroelectric transi- tion)\  ¦ Ä »• ¸   H Curie “ : r • ¸s  . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð RMn 2 O ₅ Ó

ü t| 9 “ É r 19 ∼ 27 K Â Ò   H \ " f Mn\  _ ô  Ç  $ í  © œ„  s  (T ⁰ _N : commensurate-incommensurate transition) 
 


  H X <, DyMn ² O 5 [ j b ” “ É r 26 K \ " f Mn ³⁺ /Mn ⁴⁺ Û ¼

—

2 ;_  ì ø Í@ / C † ¾ Ó\  l “  ô  Ç y © œ $ í  © œ„  s 
 
“ ¦ e ” 



. 10 K s  \ " f  H ì ø Íy © œ $ í : £ ¤$ í `  ¦ ° ú   H  Bž ÐÀ Ó " é ¶ ™ è

\

 l “  ô  Ç  l & h   © œ„  s 
 
 9, DyMn ² O 5 [ j b ” 

“

É r 6 K \ " f Dy\  _ ô  Ç  $ í  © œ„  s \  ¦
 ? /% 3  .

Fig. 4  H “ : r • ¸   o (3 ∼ 50 K)\    É r DyMn 2 O 5 [ j  b ”

_   l y Œ ™Ã ºÖ  ¦ õ   l y Œ ™Ã ºÖ  ¦ _  “ : r • ¸ p ì  r > à º\  ¦
 

 · p  כ s  . Fig. 3(a)_  q \ P  8 £ ¤& ñ   õ ü < ° ú  s   l y Œ ™ Ã

ºÖ  ¦ _  “ : r • ¸p ì  r > à º  H 50 K s  \ " f 3> h_   © œ„  s \  ¦

 ? /“ ¦ e ”  . 6 Kü < 42 K  H y Œ •y Œ • Mnõ  Dy\  _ ô  Ç y © œ ô

 Ç  l   © œ„  s 
 
 9 26 K\ " f  H Mn \  _ ô  Ç   l

  © œ„  s 
 z Œ ¤ . Fig\ " f  l y Œ ™Ã ºÖ  ¦“ É r ± ú “ É r “ : r • ¸

Fig. 4. Temperature dependence of the magnetic sus- ceptibility and the inverse of the susceptibility measured under 2 T magnetic field of DyMn 2 O 5 ceramic.

Fig. 5. Magnetization-magnetic field (M-H) curves of DyMn 2 O 5 ceramic at 3, 15, 32, 50, 300 K.

% ò

% i \ " f “ : r • ¸ 7 £ x † < Ê\     7 £ x    6 K\ " f þ j

@

/ ° ú כ\  • ¸² ú ˜ô  Ç Ê ê  r  y Œ ™™ è “ ¦ e ”  . 6 K\ " f  l y Œ ™ Ã

ºÖ  ¦ _  l Ö  ¦ l       H  כ “ É r DyMn 2 O 5 [ j b ” s  ì ø Íy © œ



$ í `  ¦ ` (“ ¦ e ” 6 £ §`  ¦
 ? /  H  כ s  9 s  “ : r • ¸\ " f þ j@ /



l y Œ ™Ã ºÖ  ¦ ° ú כ 38 emu/g Oe \  ¦
 ? /% 3  . “ : r • ¸   o\ 



 É r  l y Œ ™Ã ºÖ  ¦ / B G‚  `  ¦ s 6   x # Œ Weiss “ : r • ¸ü < Ä »´ ò  © œ



$ í — ¸F ' pà Ô\  ¦ > í ß –ô  Ç   õ   © œ $ í  © œ_  “ : r • ¸ % ò % i , 7 £ ¤ 50

∼ 300 K  s _  ‚  + þ A% ò % i `  ¦  6   x K " f Æ Ò : r % i “ ¦ Õ ª    õ

 Weiss “ : r • ¸ü < Ä »´ ò— ¸F ' pà Ô y Œ •y Œ • θ = -20.93 K, 12.18 µ B /f.u. s % 3  . d ”  (1)`  ¦ s 6   x # Œ s  : r& h Ü ¼– Ð > í ß –ô  Ç Ä

»´ ò  © œ $ í — ¸F ' pà ԍ  H 12.33 µ B /f.u. Ü ¼– Ð z  ´+ « >Ü ¼– Ð ½ ¨ ô

 Ç   õ ü < s  : r& h Ü ¼– Ð > í ß –ô  Ç   õ  Ä » ô  Ç ° ú כ`  ¦
 

?

/% 3   [4].

Fig. 6. Temperature dependence of the dielectric con- stants at 1 kHz in various magnetic fields.

µ calc = (µ ² _Dy

3+

+ µ ² _{M n}

3+

+ µ ² _{M n}

4+

) ^1/2 (1) (Dy ³⁺ 10.63µ B , M n ³⁺ 4.90µ B , M n ⁴⁺ 3.87µ B ) Fig. 5  H “ : r • ¸   o (3 ∼ 300 K)\    É r DyMn 2 O ₅ [ j



b ” _    os § 4 / B G‚  `  ¦
  · p  כ s  . 50 ∼ 300 K “ : r • ¸

% ò

% i \ " f DyMn 2 O ₅ [ j b ” “ É r  © œ $ í : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ”  Ü

¼ 9, ± ú “ É r “ : r • ¸“   32 K, 15 K\ " f €  •ô  Ç ì ø Íy © œ $ í : £ ¤$ í `  ¦

 ? /% 3 “ ¦, 3 K \ " f  H Ä ºÃ ºô  Ç ì ø Íy © œ $ í : £ ¤$ í `  ¦
 ? /

%

3  . Õ ª Q
, 3 K\ " f DyMn ² O 5 é ß –  & ñ õ   Ø Ô>  [ j  b ”

\ " f  H ì ø Íy © œ $ í -y © œ $ í  © œ„  s  / B N” > r “ ¦ e ”  . “ : r

•

¸   o\    É r DyMn 2 O 5 [ j b ” _    oÒ  ¦“ É r DyMn 2 O 5

é

ß –  & ñ õ  Ä » ô  Ç ° ú כ`  ¦
 ? / 9 é ß –  & ñ _  — ¸Ž  H » ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ Ó\ 

"

f
 
  H   o| ¾ Ó_  ¨ î ç  H ° ú כõ  q 5 p w ô  Ç 5 T\ " f €  • 5.8 µ B /f.u.`  ¦
 ? /% 3  . é ß –  & ñ _   â Ä º » ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ Ó\      



o| ¾ Ós  ß ¼>   Ø Ô 9 DyMn 2 O ₅ é ß –  & ñ “ É r b-» ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f

 © œ  H   o| ¾ Ó`  ¦ t  9, 5 T\ " f €  •8 µ ^B /f.u. & ñ • ¸s  9, a-» ¡ ¤ õ  c-» ¡ ¤ \ " f   o| ¾ ӓ É r y Œ •y Œ • 6.5 µ B /f.u., 2 µ _B /f.u.

s

% 3   [23]. DyMn ² O 5 [ j b ” _   â Ä º é ß –  & ñ s  t   H

 H s ~ ½ Ó$ í “ É r t t  · ú §Ü ¼
 q “ §& h  Z  }“ É r   o| ¾ Ó`  ¦ ”  



. ± ú “ É r “ : r • ¸\ " f DyMn ² O 5 [ j b ” _   l  | 9 " f\  ¦ + þ A

$ í

  H ½ ¨› ¸  H B Ä º 4 Ÿ ¤ ¸ ú š  9, Mn ³⁺ , Mn ⁴⁺ \  l “  ô  Ç ì ø Í y

© œ $ í õ  y © œ $ í $ í | 9 s  / B N” > r “ ¦ e ”  .

Fig. 6“ É r “ : r • ¸ (3 ∼ 50 K)ü <  l  © œ (0 ∼ 9 T)    o\   



É r DyMn 2 O 5 [ j b ” _  Ä »„   © œÃ º\  ¦
  · p  כ s  .  l 



© œ`  ¦ “   t  · ú §€ Œ ¤`  ¦ M : Fig. 3(a)_  q \ P  8 £ ¤& ñ õ  ° ú  s 

4 > h_   © œ„  s \  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . DyMn ² O 5 [ j b ” “ É r 38

K \ 
 
  H „  s   H incommensurate-commensurate \ 

l

“     H Û ¼— 2 ;  © œI _      Å Òl ü < commensurate ÷ &€  

"

f magnetostriction\  _ ô  Ç   ½ + Ë M :ë  H \  y © œÄ »„  $ í s 


š

¸  H Curie “ : r • ¸\  ¦
 ? /“ ¦ e ”  .  l  © œ    o\     T ⁰ _N = 26 K ü < T N (Dy) = 6 K \ " f
 
  H DyMn 2 O ₅ [

j b ” _  Ä »„   © œÃ º  H > é ß – + þ AI – Ð    “ ¦ e ” Ü ¼ 9  l 



© œs  7 £ x † < Ê\     > é ß – + þ AI _    + þ As  ¢ - a ë ß –K t  9 Ä »

„

  © œÃ º_  þ j“ ¦° ú כ`  ¦
 ? /  H “ : r • ¸ 7 £ x  “ ¦ e ”  . s  ü

< ° ú  “ É r Ä »„   © œ„  s   H q \ P 8 £ ¤& ñ \ " fü < ° ú  s   l   © œ„   s

 “ : r • ¸\ " f { 9 # Q
 9 s   l   © œ„  s   H Û ¼— 2 ;õ     [ þ t



s _   © œ  ñ Œ •6   x \  l “  ô  Ç  כ s  9 18 K\ " f  l  © œ`  ¦



  or ( ” \       + þ A_  ; Ÿ ¤ s  ß ¼>  7 £ x  % i  . ü @ ғ  

  l  © œ_     o\    É r DyMn 2 O 5 [ j b ” _  Ä »„   © œÃ º



  o  H  y © œ^ ‰ ƒ  ½ ¨\ " f ×  æ כ ¹  9 DyMn 2 O 5 [ j b ” s 

t   H  © œ  H „  l  l  : £ ¤$ í s  . T ⁰ N = 26 K  A 

\

" f  l  © œ    o\    É r Ä »„   © œÃ º    o ß ¼> 
 


“

¦ e ” Ü ¼ 9  l  © œ`  ¦ 9 T “   % i `  ¦ M : DyMn 2 O ₅ [ j  b ”

_  Ä »„   © œÃ º   + þ AÖ  ¦“ É r €  • 15 % & ñ • ¸– Ð s  ° ú כ“ É r   É r TbMn 2 O 5 , HoMn 2 O 5  y © œ^ ‰ é ß –  & ñ \ " f
 
  H ° ú כ˜ Ð



  H ° ú כ`  ¦
 ? /“ ¦ e ”   [1,21]. { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð  l  © œ\ 



 É r Ä »„   © œÃ º _ ” > r$ í “ É r  l  © œs  7 £ x † < Ê\     y © œÄ »

„

   © œ„  s  “ : r • ¸  H y Œ ™™ è  9, T ⁰ N % ò % i “   19 ∼ 27 K Â Ò   H

\

" f  l  © œ_  7 £ x \     > é ß – + þ AI – Ð ß ¼>    + þ A ) a  .

¢

¸ô  Ç  H  l  © œ\  _ ô  Ç Ä »„   © œÃ º    o  H T ⁰ N   H % ƒ
   A

\ " f
 è ß – . Õ ª Q
, T ^{0 N}   H % ƒ
  A \ " f
 




 H  y © œ^ ‰ ´ òõ _  ß ¼l   H “ : r • ¸÷  r ë ß –  m   Ó ü t| 9 _  : £ ¤$ í

\

 _ ” > r Ù ¼– Ð  l  © œ\  @ /ô  Ç Ä »„   © œÃ º_    y Œ ™$ í õ    l

/   _  q ç  H1 p x \  _  # Œ
 
“ ¦ e ”  .

IV. + s Ç Â ] Ø

DyMn ₂ O ₅ [ j b ” `  ¦ hot-forging ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ] j Œ • % i  .

DyMn 2 O 5 [ j b ” “ É r 42 K ü < 6 K\ " f y Œ •y Œ • Mnõ  Dy\  _

ô  Ç  l   © œ„  s 
 
 9 26 K\ " f• ¸ Mn\  _ ô  Ç



l   © œ„  s \  ¦
 ? /% 3  . 38 K\ 
 
  H „  s   H incommensurate-commensurate \  l “     H Û ¼— 2 ;  © œI _ 

 

  Å Òl ü < commensurate ÷ &€  " f  l   + þ A\  _ ô  Ç   

½

+ Ë M :ë  H \  y © œÄ »„  $ í s 
š ¸  H Curie “ : r • ¸\  ¦
 ? /“ ¦ e ” 



. DyMn 2 O ₅ [ j b ” “ É r ì ø Íy © œ $ í ^ ‰– Ð 6 K \ " f  © œ  H



l y Œ ™Ã ºÖ  ¦ ° ú כ 38 emu/g Oe`  ¦
 ? /% 3  . DyMn ² O 5

[

j b ” “ É r é ß –  & ñ _  — ¸Ž  H » ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f
 
  H   o| ¾ Ó _

 ¨ î ç  H ° ú כÜ ¼– Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 Ü ¼ 9  l  © œs  5 T{ 9  M : €  • 5.8 µ B /f.u. – Ð Ÿ í o÷ &% 3  . ü @ ғ   DyMn 2 O 5 [ j b ” _  Ä »

„

  © œÃ º  H 38 K \ " f  © œ  H x ß ¼\  ¦
 ? /% 3 Ü ¼ 9, T ⁰ N

= 26 K  A \ " f  l Ä »„  Ö  ¦ s  ß ¼>     o % i Ü ¼ 9   l

 © œ`  ¦ 9 T “   % i `  ¦ M : DyMn 2 O ₅ [ j b ” _  Ä »„   © œ Ã

º   + þ AÖ  ¦“ É r 15 % s % 3  .

P

c p 8 ý ò k >

s

  7 Hë  H“ É r 2004¸   Ö  ¦ í ß –@ /† < Ɠ §_  ƒ  ½ ¨q \  _  # Œ ƒ  

½

¨÷ &% 3 6 £ §.

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] W. Prellier, M. P. Singh and P. Murugavel, J. Phys.

Condens. Matter 17, R803 (2005).

[2] G. A. Smolensky, A. I. Agranovskaya and V. A.

Isupov, Sov. Phys. Solid State 1, 149 (1959).

[3] G. A. Smolensky, V. A. Isupov, N. N. Krainik and A. I. Afranovskaya, Isvest. Akad. Nauk SSSR, Ser.

Fiz 25, 1333 (1961).

[4] W. Srixel, J. P. Rivera, A. Steiner and H. Schmid, Ferroelectrics 79, 201 (1988).

[5] D. N. Astrov, B. I. Al’shin, Y. Y. Tomashpol’skii and Y. N. Venevtsev, Sov. Phys. JETP 28, 1123 (1969).

[6] L. A. Drobyshev, B. I. Al’shin, Y. Y. Tomashpol’skii and Y. N. Venevtsev, Sov. Phys. Cryst. 14, 634 (1970).

[7] N. A. Hill and A. Filippetti, J. Magn. Magn. Mater.

242, 976 (2002).

[8] A. Munoz, J. A. Alonso, M. T. Casais, M. J.

Martinez-Lope, J. L. Martinez and M. T. Fernandez- Eiaz, Phys. Rev. B 65, 144423 (2002).

[9] J. A. Alonso, M. T. Casais, M. J. Martinez-Lope, J. L. Martinez and M. T. Fernandez-Diza, J. Phys.

Condens. Matter 9, 8515 (1997).

[10] J. A. Alonso, M. T. Casais, M. J. Martinez-Lope and I. Rasines, J. Solid State Chem. 129, 105 (1997).

[11] N. Li, X. Xu, D. Luo, Y. Wu, S. Li and B. Lin, J.

Power Sources 126, 229 (2004).

[12] A. Inomata and K. Kohn, J. Phys. Condens. Matter 8, 2673 (1996).

[13] V. Polyakov, V. Plakhty, M. Bonnet, P. Burlet, L. P.

Regnault, S. Gavrilov, I. Zobkalo and O. Smirnov, Phys. B 297, 208 (2001).

[14] S. Matsumoto, M. Tanaka, I. Kagomiya, K. Kohn and S. Nakamura, Ferroelectrics 286, 185 (2003).

[15] A. Munoz, J. A. Alonso, M. T. Casais, M. J.

Martinez-Lope, J. L. Martinez and M. T. Fernandez-

Diaz, Eur. J. Inorg. Chem. 2005, 685 (2005).

[16] I. Kagomiya, K. Kohn and T. Uchiyama, Ferro- electrics 280, 131 (2002).

[17] S. Quezel-Ambrunaz, E. F. Bertaut and G. Buisson, C. R. Acad. Sci. 258, 3025 (1964).

[18] E. F. Bertaut, G. Buisson, A. Durif, A. Mareschal, M. C. Montmory and S. Quezel-Ambrunaz, Bull.

Soc. Chim. Fr. 65, 1132 (1965).

[19] L. C. Chapon, G. R. Blake, M. J. Gutmann, S. Park, N. Hur, P. G. Radaelli and S. W. Cheong, Phys. Rev.

Lett. 93, 177402 (2004).

[20] N. Hur, S. Park, S. A. Sharma, J. S. Ahn, S. Guha and S. W. Cheong, Nature 429, 392 (2004).

[21] H. Satoh, S. Suzuki, K. Yamamoto and N.

Kamegashira, J. Alloys Comp. 234, 1 (1996).

[22] D. Higashiyama, S. Miyasaka, N. Kida, T. Arima and Y. Tokura, Phys. Rev. B 70, 174405 (2004).

[23] N. Hur, S. Park, P. A. Sharma, S. Guha and S. W.

Cheong, Phys. Rev. Lett. 93, 107207 (2004).

[24] S. C. Abrahams and J. L. Bernstein, J. Chem. Phys.

46, 3776 (1967).

Phase Transition Properties of Multiferroic DyMn ₂ O ₅ Ceramic

Sun Hee Kang, Hai Joon Lee and Ill Won Kim ^∗ Department of Physics, University of Ulsan, Ulsan 680-749

Tae Hwan Jang, Tae Yeong Koo and Yoon Hee Jeong

Department of Physics, Pohang University of Science and Technology, Pohang 790-784

Jeong Sik Lee

Department of Physics, Kyung Sung University, Busan 608-736 (Received 23 January 2006)

We fabricated DyMn

2

O

5

ceramics by using an ordinary firing (OF) and hot forging (HF) method and investigated the interaction between the ferroelectric and the ferromagnetic phases by analyzing the phase transition properties and the spin-crystal phase by measuring the magnetic polarization- magnetic field (M-H) curve, the specific heat, the magnetic susceptibility, and the dielectric constant as functions of the temperature (3 ∼ 300 K) and the magnetic field (0 ∼ 9 T). The DyMn

2

O

5

ceramic exhibited magnetic phase transitions at 42 K and 6 K caused by Mn and Dy, respectively.

The ferroelectric Curie temperature T

C

was observed at 38 K. The DyMn

2

O

5

ceramic showed an antiferroelectric characteristic with a large magnetic susceptibility of 38 emu/g Oe at 6 K. The magnetization of the DyMn

2

O

5

ceramic saturated around 5.8 µ

B

/f.u. at 5 T. The dielectric constant of DyMn

2

O

5

ceramic for various applied magnetic fields was represented by a high peak at 38 K.

Below of T

⁰N

= 26 K, the dielectric constant changed rapid with increasing magnetic field and the dielectric constant effect attained 15 % at an applied magnetic field of 9 T.

PACS numbers: 75.80.+q

Keywords: DyMn

2

O

5

multiferroic ceramic, Magnetoelectric effect, Heat capacity, Phase transition, Hot- forging

∗

E-mail: [email protected]