植入方法制備層狀多鐵材料及其性能的研究.pdf

1、楊文露植入方法制備層狀多鐵材料及性能研究1——————————————————————————————————————————————————————————————————————一_一中文摘要3ABSTRACT5第一章緒論7研究背景7】2鐵電晶體的特性7121鐵電疇7122電滯同線8123居里溫度913鐵磁晶體的特。性9131磁矩排列9132磁疇10133磁滯同線1014多鐵。性材料11141多鐵材料的定義11142單相多鐵材料12

2、143單相多鐵材料鐵電性和磁性共存的機制12144單相多鐵材料的應用1415鉍系層狀鈣鈦礦單相多鐵材料14151鉍系層狀鈣鈦礦鐵電材料14】6本論文研究工作設計16161研究目標16162研究icj容16163創(chuàng)新之處16第二章樣品制備和實驗方法1921樣品制備19211俐相燒結l：藝19212PLD方法制備薄膜2022實驗方法22221XRD物相分析22222AFM和SEM22223鐵電性能測量22224介電測量23225磁性能測量2

3、4226Raman散射24第三章植入方法制備Bi5FehCoxTi30I5陶瓷的26磁電性能2631引言2632實驗27321樣品制備27322性能表征2733結果與討論27331物相分析和微觀結構27332磁性能28333鐵電性能30楊文露機入方法南!備層狀多鐵材料及性能釅窖——一㈣必一多鐵材料因其同時具備鐵磁性和鐵電性，而且兩者之|、白J存在著磁電耦合作用，克服了單一鐵磁或鐵電材料應用j二的不足，已經成為目前熱門的新型多功能材料。其

4、中鉍系層狀鈣鈦礦單相多鐵材料由于其良好的鐵電性成為研究熱點之一。但這種材料在室溫下的磁性能很弱，人們想出來許多辦法來改善它的。汁1212厶匕taG，目前大量研究主要集中在四層及更高層的鈣鈦礦多鐵材料上。本論文主要是將磁性離子基團植入鉍層狀材料B4Ti30】2中制備成四層狀鈣鈦礦材料，并研究其磁電性能，具體說來可以分為下面幾個部分：(1)將磁性離子基團BiFe03和BiC003按不同比例植入到BIT中，得到新材料BisFel，CoxTi3

5、015(BFCTx，x=00～08)。采用傳統(tǒng)的固相燒結工藝制備BFCTx多鐵陶瓷，研究了磁性離子基團BiFel。Co。03植入Bi4Ti3012鐵電母體中的微結構、鐵電和磁性能。X射線衍射譜顯示樣品均已形成四層鉍系層狀鈣鈦礦相。Co摻雜前，BFTO樣品室溫下表現為順磁，Co一旦摻入后，磁滯回線立即打開，顯示為典型的鐵磁性(FM)磁滯回線；隨著摻雜量x的增加，剩余磁化強度2尬表現出先增加后減小的趨勢，在x=05時達到最大值為78memu

6、／g，是BFTO的3000倍；摻雜量為x=04與x=06的磁滯回線幾乎重合，二者表現為相似的磁性能，證明了BFCTx磁性能的增強主要來源于Fe—O—Co耦合。在不同的Co含量F，BFCTx都具有鐵電性(FM)，外加電場為150kV／cm，剩余極化2P，在x=06時達丑／@kf直SJ14／aC／cm2；在2M和2P，的比較中可以看到Co摻入后樣品的磁性能和鐵咆性能都得到了提高，這可能足因為C03比Fe3穩(wěn)定，有比較少的C03一C02轉化；

7、在O2到06之|、EIj，：者是朝相反方向變化的，看似FM和FE之間存在著相互調制。介電常數和介電損耗的溫度譜顯示，隨著頻率的增加，相變峰向低溫方向偏移，且明顯的寬化，這tJ‘能是由于Co的摻雜引起介電峰的彌散寬化。(2)對BisFe05Coo5Ti30l5陶瓷進行A位Pr摻雜。用Pr離子取代BFCT樣品A位的Bi離子制備Bb1、／gPrxFeo5C005Ti30I5(BPFCTxx=030，045，060，075)，探討不同Pr摻雜濃

8、度對BFCT樣品的微結構、鐵電、鐵磁、介電等性能的影響。A位Pr摻雜沒有改變BFCT05的晶體結構，不同摻雜量導致了不同的晶格畸變，在x=06時畸變最小。隨著摻雜量的增大剩余磁化2壇先減小后增大，在x=075時達到最大約為057emu／g。Pr摻雜后樣品的鐵電性能得到了提高，且旱現出先增加后減小再增加的趨勢，在x=045時達到最大，此時的2Pr為1287aC／cm2。在BFCTO5樣品ril，A位Pr摻雜沒有降低居罩溫度，反而有少詡：的