《Materials Science and Engineering: B》：Effect of DC air plasma surface modification on the structural, dielectric, and optical properties of Nd?La???FeO? (x?=?0.1, 0.3, and 0.5) orthoferrites
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•在直流空气等离子体处理后，正交Nd?La???FeO?结构保持稳定。•等离子体处理通过引入缺陷态降低了光学带隙，并增加了Urbach能量。•尽管等离子体引入了缺陷，但增加Nd浓度降低了结构无序度。•介电响应强烈依赖于Nd浓度和等离子体处理。•利用空气等离子体进行表面工程处理
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在直流空气等离子体处理后，正交Nd?La???FeO?结构保持稳定。
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等离子体处理通过引入缺陷态降低了光学带隙，并增加了Urbach能量。
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尽管等离子体引入了缺陷，但增加Nd浓度降低了结构无序度。
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介电响应强烈依赖于Nd浓度和等离子体处理。
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利用空气等离子体进行表面工程处理，为调节正铁氧体的性能提供了有效途径，适用于电子和光电子应用。
引言
稀土正铁氧体以其优异的热稳定性、多铁响应和室温下的反铁磁有序排列而脱颖而出，这些都是实现器件集成的关键要素[1]。正铁氧体的主要缺点是磁有序状态下总磁矩较弱。此外，还有另一类具有优异电子性能的功能性氧化物材料[2]。除此之外，掺杂M型六铁氧体表现出大的自发极化和室温多铁性，其磁电性能优于知名的BiFeO?多铁体[3]。这些材料是畸变的钙钛矿结构，通式为RFeO?（其中R为稀土元素），以其内部发生的众多磁性相变以及稀土离子与Fe离子之间的广泛相互作用而闻名[4]。稀土正铁氧体如LaFeO?、GdFeO?、NdFeO?、SmFeO?等，在纯态和掺杂态下均可用于固体氧化物燃料电池、热电、催化剂、磁性材料和化学传感器等领域[5]。之前已报道了掺杂钙钛矿的实例[6]、[7]。
在稀土正铁氧体中，LaFeO?因其出色的物理特性和技术潜力而被广泛研究。A位的稀土取代可以有效地调节其结构、光学和磁性性能。众所周知，将具有优异电子性能的不同化合物组合在一起，可以生成新的复合材料，近年来引起了极大的技术兴趣。第二相的加入可以显著提高所得复合材料的电子性能[8]。用较小的稀土离子（Sm3?、Nd3?、Gd3?、Dy3?）取代可增强晶格畸变、改变晶格参数、增加理论密度和晶粒尺寸、降低容忍因子，并促进BO?八面体倾斜，从而改善磁性特征。此外，稀土掺杂可缩小光学带隙并引入缺陷态，从而增强LaFeO?的光催化性能[9]、[10]、[11]、[12]、[13]。
在上述稀土离子中，Nd3?因其较大的离子半径和独特的4f电子构型而区别于Sm3?、Gd3?和Dy3?，导致不同的晶格畸变、磁相互作用和电子结构。因此，Nd取代为调节正铁氧体的结构、光学、介电和磁性性能提供了有效途径。Nd取代的GdFeO?稀土正铁氧体保持了正交钙钛矿结构，同时在晶粒尺寸、光学带隙、结构无序度和介电性能方面表现出显著变化。在所研究的组分中，经过优化的直流辉光放电空气等离子体处理（20 W）的Nd?.?Gd?.?FeO?表现出最优越的结构有序度增强、光学吸收改善和介电性能提升的综合效果。直流辉光放电空气等离子体处理有效地改变了正铁氧体样品的表面特性，而未改变其体相晶体结构。等离子体诱导的表面改性显著影响了光学吸收行为和带隙能量，证实了等离子体处理在调节材料表面相关功能性能方面的有效性[14]、[15]。
鉴于LaFeO?的重要性、Nd取代正铁氧体的前景性能以及20 W直流辉光放电空气等离子体处理的有效性，本研究采用传统固相反应法合成了未处理和等离子体处理的Nd?La???FeO?（x = 0.1、0.3和0.5）正铁氧体，并研究其结构、微观结构、光学和介电性能。本研究旨在了解Nd取代和等离子体处理对这些材料功能性能的联合作用。
章节摘要
实验细节
Nd?La???FeO?（x = 0.1、0.3和0.5）正铁氧体通过最便捷、成本效益最高的固相反应法制备，即在NdFeO?中取代La浓度。制备过程中使用了研究级原材料Nd?O?（纯度99.9%）、La?O?（纯度99.9%），由Central Drug House(P) Ltd.生产，以及Fe?O?（纯度99.9%），由Loba Chemie Pvt. Ltd.生产。使用天平按化学计量比称量原材料。该
结构分析
图1显示了样品的Rietveld精修图。使用FullProf软件进行了15个周期的精修。缩放因子和单胞参数作为精修的初始阶段。使用伪Voigt函数来模拟峰形。逐一精修所有参数，精修结果如表1所示。可以看出，在复杂氧化物中，偏离理想化学计量比可以改变晶格参数并改变价态
结论
结构分析证实了所有组分中正交相的形成和稳定性。晶粒尺寸从x = 0.1时的94 nm系统性地减小到x = 0.3时的87 nm和x = 0.5时的67 nm，表明随着取代浓度增加，晶粒生长受到抑制。同样，晶格应变（ε）从x = 0.1时的4.68 × 10??减小到x = 0.3时的3.95 × 10??和x = 0.5时的3.86 × 10??。这些结果表明，成分
CRediT作者贡献声明
Prafulla Kumar Pradhan：撰写——初稿、软件、方法论、调查研究、数据整理。N.K. Mohanty：撰写——审稿与编辑、可视化、验证、监督、形式分析、概念构思。
利益冲突声明
作者声明以下可能被视作潜在利益冲突的经济利益/个人关系：Nilaya Kumar Mohanty博士报告Centurion University提供了设备、药品或物资。Nilaya Kumar Mohanty博士报告与Centurion University存在包括雇佣在内的关系。不适用。如果有其他作者，他们声明没有已知的可能影响其工作的竞争性经济利益或个人关系
Prafulla Kumar Pradhan|N.K. Mohanty
