多鐵性BiFeO3基納米顆粒的制備和物理性能的研究.pdf

1、BiFeO3是一種在室溫下可同時具有鐵電性和磁性的典型單相多鐵材料，因其在信息存儲、集成電路、磁傳感器以及自旋電子器件等方面的巨大的應用潛力，使其成為目前國際上材料研究的熱點之一。在當前電子器件微型化和高集成度的發(fā)展大潮下，納米材料的研究備受關(guān)注。近年來一些BiFeO3納米顆粒、納米線、納米管等低維納米材料的研究也較為活躍。本文則主要利用溶膠凝膠法制備了在A位分別進行Nd元素、Na元素替代和Nd、Co元素分別在A、B位共替代的BiFeO

2、3納米顆粒并對其多鐵性能進行了研究。
　　首先，我們探索了以乙二醇作為溶劑，酒石酸作為絡合物來配置前驅(qū)液的溶膠凝膠法制備純相BiFeO3納米顆粒的實驗條件，通過優(yōu)化工藝參數(shù)制備較高純度的BiFeO3納米顆粒。在此基礎上分別在500℃和600℃退火溫度下制備了Bi1-xNdxFeO3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)納米顆粒。由于所制備的納米顆粒的尺寸較小導致了顆粒表面的反鐵磁矩的不完全補償以及對62nm螺旋自旋結(jié)構(gòu)的破

3、壞使得制備的樣品展示出一定的鐵磁性。樣品隨Nd3+的摻雜濃度的增加表現(xiàn)出磁性相反的變化趨勢，通過XPS測試分析發(fā)現(xiàn)這是由于不同退火溫度下樣品中Fe3+和Fe2+的比例不同導致的。此外對樣品的電學性能也進行了對比和分析。
　　其次，在Nd離子摻雜BiFeO3納米顆粒的基礎上，選擇過渡族元素Co離子來替代BiFeO3的Fe離子，利用溶膠凝膠法制備Bi0.9Nd0.1Fe1-xCoxO3(x=0,0.01,0.03,0.05)納米顆粒，

4、并對其結(jié)構(gòu)和微觀形貌進行了測試和分析。在室溫下，樣品顯示出弱的鐵磁性。隨著Co離子摻雜濃度的增大，樣品的漏電流密度(J)逐漸增大。當加在樣品上的電壓(V)增大到一定值時，樣品表現(xiàn)出了閾值轉(zhuǎn)變效應，通過對樣品中氧空位和雜質(zhì)缺陷的分析，對樣品出現(xiàn)的閾值轉(zhuǎn)變效應進行了解釋。我們測試了樣品的吸收譜，發(fā)現(xiàn)光學帶隙隨著Co離子摻雜濃度的增大而減小。
　　最后，選用相比Bi3+離子，有著高度的異價性的Na1+離子來替代Bi3+離子，通過探索成熟