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文檔簡介
1、多鐵性材料是指具有鐵電、(反)鐵磁與鐵彈三種鐵性序中兩種或兩種以上的鐵性材料。由于其豐富的物理內(nèi)涵與誘人的應(yīng)用前景,多鐵性材料正成為凝聚態(tài)物理與材料科學(xué)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。本論文系統(tǒng)研究了BiFeO3-CaTiO3基陶瓷的微結(jié)構(gòu)、多鐵性、低溫介電弛豫現(xiàn)象以及Mn改性CaTiO3陶瓷的介電和多鐵性能,并討論了其物理本質(zhì),得到以下主要結(jié)論:
采用固相反應(yīng)法制備了(Bi1-xCax)(Fe1-xTix)O3(x=0.1,0.15,0
2、.2,0.3,0.4)陶瓷,并評價了其介電、鐵電和磁學(xué)性能。改性后的BiFeO3陶瓷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng),形成了均一的單相固溶體。隨著CaTiO3含量的增加,固溶體相的結(jié)構(gòu)從菱方畸變鈣鈦礦(R3c,x≤0.2)轉(zhuǎn)變?yōu)檎?Pbnm,x≥0.3)結(jié)構(gòu)。通過引入CaTiO3,BiFeO3基陶瓷的多鐵性能得到明顯改善,當(dāng)CaTiO3含量為0.2時,陶瓷性能最佳。T=5K時,(Bi0.8Ca0.2)(Fe0.8Ti0.2)O3陶瓷的剩余磁化Mr=0.
3、26 emu/g,矯頑磁場Hc=6.74 kOe。與其它研究相比,剩余磁化顯著增大,這可能是由于Ti4+置換B位Fe3+,破壞了BiFeO3陶瓷的螺旋結(jié)構(gòu)而使得其出現(xiàn)了宏觀磁性。鐵電測試表明,改性后陶瓷的漏電流密度明顯減小,電滯回線趨于更規(guī)則,剩余極化增大。另外,陶瓷試樣的介電常數(shù)增大,同時介電損耗明顯降低,這說明改性陶瓷的介電性能也得到了提高。
對于以上制備的陶瓷樣品,增加了更多的組分,重點(diǎn)關(guān)注了其低溫介電性能。(Ca1
4、-yBiy)(Ti1-yFey)O3(y=0.2,0.4,0.6,0.7,0.8,0.85,0.9)陶瓷樣品中,當(dāng)y≤0.7時,其介電溫譜在低溫區(qū)域出現(xiàn)了明顯的弛豫峰,且隨著BiFeO3含量的增加,弛豫峰向高溫移動,介電常數(shù)和弛豫峰強(qiáng)度明顯增加。ε'-T曲線較好的符合Barrett公式。當(dāng)y≥0.8時,其介電溫譜出現(xiàn)了兩個弛豫峰。高溫弛豫峰可能與燒結(jié)過程中形成的點(diǎn)缺陷有關(guān),低溫介電弛豫符合Vogel-Fulcher擬合,說明了其具有弛豫
5、鐵電性。BiFeO3的加入,有效抑制了CaTiO3陶瓷樣品中的量子波動,誘導(dǎo)出了固溶體陶瓷的鐵電相交。
此外,還研究了Ca(Ti1-xMnx)O3(x=0.025,0.05)陶瓷的介電及多鐵性能。研究表明通過固相反應(yīng)法合成了單相的陶瓷,空間群為Pbnm。Mn的含量增多時,不易合成單相,且陶瓷的漏電流和損耗都增大,不利于鐵電性的評價。當(dāng)降低樣品的測試溫度時,能夠有效降低樣品中的漏電流,測得較規(guī)則的電滯回線。所制備的陶瓷呈現(xiàn)順
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