三價稀土離子摻雜SrTiO3陶瓷結(jié)構(gòu)、低溫介電及磁性質(zhì)研究.pdf

1、ABO3型鈣鈦礦氧化物因其具有介電性、鐵電性及超導等性質(zhì)多年來一直受到研究人員的持續(xù)關(guān)注。在這類材料中，SrTiO3(STO)是一種大家熟知的量子順電體，它具有高介電常數(shù)（ε）和低介電損耗(tanδ)，已被廣泛應(yīng)用于電子、機械和陶瓷工業(yè)領(lǐng)域。已有研究表明當溫度低于T=105K，純STO將從立方結(jié)構(gòu)Pm3m轉(zhuǎn)向非鐵電四方相I4/mcm結(jié)構(gòu)。同時隨著溫度的繼續(xù)下降，STO的介電常數(shù)將會逐漸增加并在4K時趨于到飽和，這一行為被認為是由于Ti4

2、+離子量子漲落行為所引起的。
　　 1．在本文中，我們利用溶膠-凝膠法并結(jié)合高溫燒結(jié)制備了單相Sr1-3x/2EuxTiO3(SETOx)陶瓷，研究了Eu3+離子取代對材料晶體結(jié)構(gòu)、低溫介電性質(zhì)和磁性質(zhì)的影響。X射線衍射儀測試及其精修擬合結(jié)果都證明Eu3+離子取代了Sr位。我們采用平均場理論很好的解釋實驗上低溫介電行為，觀測到除了SETOx=0.005的順電性有所減弱外，其它陶瓷樣品的順電性都隨著摻雜濃度的增加而增強。此外，我們

3、也注意到與純STO樣品的抗磁性有所不同，Eu摻雜STO樣品呈現(xiàn)出順磁性。我們采用線性響應(yīng)模型對其磁性質(zhì)也進行了數(shù)據(jù)擬合，初步認為摻雜體系的順磁性與作用在Eu離子的分子場有關(guān)，而這個分子場是通過Eu-O-Ti雜化的自旋極化所產(chǎn)生的。最后我們的結(jié)果證明Eu元素摻雜的STO樣品中不存在磁電耦合現(xiàn)象，相關(guān)研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在Journalof Applied Physics111，063529(2012)。
　　 2．我們采用相同方法制備

4、了Sr1-3x/2GdxTiO3(SGTOx)陶瓷。X射線衍射儀測試及其精修擬合結(jié)果都證明Gd3+離子取代了Sr位，并且隨著摻雜濃度的增加，樣品晶胞體積在逐漸減小。此外，從室溫(300K)拉曼譜中可以看出，隨著摻雜濃度的增加，與反鐵畸變有關(guān)的拉曼峰變的越來越明顯，說明材料的結(jié)構(gòu)相變溫度在逐漸提高。通過測試所有樣品溫度-介電譜，我們發(fā)現(xiàn)了四套介電弛豫峰，其中兩套是STO固有的介電弛豫峰，并且隨著Gd元素摻雜濃度的增加而逐漸消失，我們認為這