微波水熱法制備BiFeO3粉體及其陶瓷多鐵性研究.pdf

1、電子信息技術(shù)的發(fā)展對器件微型化和多功能化的要求越來越高，使得同時(shí)具有幾種功能的介質(zhì)材料受到廣泛關(guān)注。多鐵性材料是指同時(shí)具有鐵電、鐵磁、反鐵磁、鐵彈等性能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)兩種或兩種以上性能之間耦合的一類多功能材料。其中，BiFeO3（BFO）材料在室溫下就同時(shí)具有鐵電和反鐵磁性，其居里溫度（TC）和尼爾溫度（TN）分別約為830℃和370℃，其工作溫度范圍十分寬泛，因此受到研究者們越來越多的關(guān)注。
　　本文采用微波水熱法成功制備出高純

2、的 BiFeO3粉體，然后將所制得的粉體在不同微波溫度下進(jìn)行煅燒并將該粉體采用傳統(tǒng)陶瓷工藝制備出純相的BiFeO3陶瓷。隨后，為了改善BiFeO3陶瓷的多鐵性能，分別在其A位和B位進(jìn)行摻雜，A位的摻雜元素分別是La和Gd，B位選擇的是Co和Ga。
　　首先確定了微波水熱合成高純 BiFeO3粉體的最佳參數(shù)，并通過大量XRD物相分析，得出：選用稀硝酸為溶劑，10M的 KOH為礦化劑，同時(shí)將濃度為0.05mol/L的硝酸鉍和硝酸鐵的溶

3、液反滴定至KOH溶液中，然后將該絡(luò)合物轉(zhuǎn)入微波水熱反應(yīng)釜于200℃下反應(yīng)10~60min都可以獲得高純的BiFeO3相。最后通過一定濃度的稀硝酸進(jìn)行淋洗，通過SEM圖片可知微波水熱后的BiFeO3粉體之形貌為一十四面體。
　　通過將酸洗后的 BiFeO3粉體于微波馬弗爐中進(jìn)行煅燒，確定最佳的微波煅燒溫度。本文分別在550℃、650℃、750℃、800℃下進(jìn)行煅燒，發(fā)現(xiàn)高純的 BiFeO3粉體在750℃下煅燒的陶瓷粉體的磁性最佳。將

4、煅燒后的粉體制成陶瓷后，發(fā)現(xiàn)純相的BiFeO3其介電極化行為屬于Maxwell-Wagner模型。同時(shí)，微波水熱法制備的 BiFeO3陶瓷的鐵電性得到改善而且漏導(dǎo)電流降低。
　　A位La摻雜的BiFeO3陶瓷其燒結(jié)特性，晶體結(jié)構(gòu)都隨著La含量的增大而發(fā)生變化。BiFeO3陶瓷的介電性能、鐵電性能和反鐵磁性得到了很大提高。通過復(fù)阻抗圖譜顯示隨著摻雜含量的增加，陶瓷樣品的電阻特性減弱，電容特性得到改善。磁滯回線說明La的引入可以有效提

5、高BiFeO3的磁性。
　　A位Gd摻雜可以有效降低BiFeO3陶瓷晶粒尺寸，提高BiFeO3陶瓷介電常數(shù)，從該系列陶瓷的電模量圖中可以得出 BiFeO3陶瓷的導(dǎo)電機(jī)制和弛豫時(shí)間的分布。另外Gd3+的引入提高了BiFeO3的鐵電和反鐵磁性。
　　Co3+的引入提高了 BiFeO3陶瓷的介電常數(shù)，但是同時(shí)使其介電損耗增加，因此未獲得飽和BiFe1-xCoxO3陶瓷飽和的電滯回線。另外Co的引入可以大大提高該系列陶瓷的磁性能，使