多鐵Bi1x-(Mn1-yFey0)O3的結(jié)構(gòu)與電磁性能研究.pdf

1、多鐵性材料是一類同時具有兩種或兩種以上單一鐵性(如鐵磁-反鐵磁性，鐵電-反鐵電性，及鐵彈性)的材料，而且不同鐵性之間的耦合協(xié)同作用可產(chǎn)生一些新奇的效應(yīng)，例如，磁化強(qiáng)度和自發(fā)極化之間的磁電耦合效應(yīng)，這些多功能特性為多鐵性材料在電子器件等領(lǐng)域開啟新的應(yīng)用前景。在眾多的多鐵性材料中，BiMnO3因同時具有鐵磁性和鐵電性而備受人們關(guān)注。然而，因Bi基化合物的不穩(wěn)定性和易揮發(fā)性，使得很難實現(xiàn)單一鈣鈦礦相的BiMnO3，另一方面，BiMnO3具有較

2、低的鐵磁轉(zhuǎn)變溫度Tc和室溫下的高漏導(dǎo)性，這些都極大地限制了BiMnO3可能的應(yīng)用。
　　 本文采用溶膠-凝膠法制備了多鐵性Bi1-xLaxMnO3和Bi0.8La0.2Mn1-xFexO3陶瓷樣品材料，研究了燒結(jié)溫度對Bi1-xLaxMnO3樣品鈣鈦礦相的影響，從而得到了制備單一鈣鈦礦相Bi1-xLaxMnO3的最佳燒結(jié)溫度為一窄小的溫區(qū)(925～950℃)，并在此基礎(chǔ)上研究了La摻雜對Bi1-xLaxMnO3的結(jié)構(gòu)和磁性能影響

3、。最后在確定最佳燒結(jié)溫度和La摻雜含量之后，進(jìn)一步研究了在Mn位摻雜Fe對Bi0.8La0.2Mn1-xFexO3樣品的結(jié)構(gòu)與電磁性能的影響。
　　 全文分為四章，各章的主要內(nèi)容可概括如下：
　　 第一章本章簡單回顧了多鐵性材料的研究及其進(jìn)展，介紹了單相多鐵材料匱乏的原因和幾種實現(xiàn)鐵電鐵磁共存的機(jī)制。重點介紹了BiMnO3的結(jié)構(gòu)和電磁性能，在此基礎(chǔ)上，介紹了目前BiMnO3研究中面臨的一些問題，并根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)提出了一些可

4、能提高BiMnO3電磁性能的方法與方案。
　　 第二章本章主要介紹了本論文中Bi1-xLaxMnO3和Bi0.8La0.2Mn1-xFexO3樣品的制備和測試表征等方法，并對每次測試的實驗細(xì)節(jié)和儀器做了簡要的說明。
　　 第三章本章研究了燒結(jié)溫度和La摻雜依賴的Bi1-xLaxMnO3(BLMO，0.1≤x≤0.4)樣品的結(jié)構(gòu)和磁性能，我們的結(jié)果顯示存在一個窄小的溫度區(qū)間(925～950℃)，在此溫度區(qū)間燒結(jié)的BLMO具

5、有穩(wěn)定的鈣鈦礦相。隨著La摻雜減少，樣品中BLMO鈣鈦礦相減弱，鐵磁轉(zhuǎn)變溫度(TC)由53K降至41K，而飽和磁化強(qiáng)度經(jīng)歷了先降低再升高的變化。這可歸因于La含量較少的樣品中Bi空位濃度的增加誘導(dǎo)了Mn-O-Mn鍵角的減小和局域Mn4+離子的增多，使得Mn3+和Mn4+離子的鐵磁超交換增強(qiáng)和Mn3+離子的dz2軌道有序受到局域破壞。
　　 第四章在最佳燒結(jié)溫度和La摻雜的條件下，本章我們研究了在B位摻雜Fe對Bi0.8La0.2

6、Mn1-xFexO3(BLMFO，0≤x≤0.9)樣品的結(jié)構(gòu)和電磁性能的影響。XRD測試顯示x=0，0.1的樣品的結(jié)構(gòu)具有正交對稱性，而x=0.3～0.9的樣品的結(jié)構(gòu)則具有四方對稱性，研究發(fā)現(xiàn)樣品的磁性能與其單胞結(jié)構(gòu)有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。M-T曲線和M-H曲線測量顯示出樣品的磁相為：x=0，0.1的樣品為FM態(tài)，隨Fe含量x值的增加，樣品的發(fā)生FM-AFM轉(zhuǎn)變，x=0.3～0.9的樣品表現(xiàn)出FM-AFM共存的磁特征。另外，P-E曲線測量表明