多鐵性材料BiFeO3溶膠—凝膠制備及磁性研究.pdf

1、作為一種典型的單相多鐵性材料,鉍鐵氧體(BiFeO3)具有鈣鈦礦結構,是少數(shù)在室溫下同時具有鐵電性和磁性的材料之一,室溫下呈反鐵磁有序(尼爾溫度為673 K)和鐵電有序(鐵電居里溫度為1103 K)。BiFeO3剩余極化值Pr可達到90μC/cm2,接近強鐵電材料鋯鈦酸鉛(PbZrxTi1-xO3)的性能,成為無鉛鐵電材料的重要候選材料之一。因而,BiFeO3在新型存儲器件,自旋電子器件方面都有著廣泛的應用前景并受到了廣泛的關注。

2、>　　目前,盡管通過解決BiFeO3薄膜的漏導獲得了大的剩余極化,其室溫下弱的磁性卻沒有得到大的改善,離應用還有差距。因此如何增強BiFeO3的磁性是目前需要解決的最主要的問題。另一方面,BiFeO3中Fe容易出現(xiàn)變價,導致漏導增加,也影響其本身的磁性質。
　　因此如何獲得具有純相BiFeO3也很重要。此外,人們在具有長波長反鐵磁(AF)有序的稀土錳氧化物GdMnO3中也發(fā)現(xiàn)了磁性有序與鐵電有序共存,它是另外一種新型的磁電耦合材料

3、。考慮到這兩種體系在未來的微型器件領域的應用,如何合成低維納米尺度的樣品及與之關聯(lián)的物性研究顯得非常迫切。
　　本文的主要研究內容和結果摘要如下:
　　1.采用溶膠—凝膠法制備了Bi0.9-xGdxLa0.1FeO3(x=0.3,0.5,0.6和0.7)樣品,研究了這一體系的晶體結構,紅外、磁化強度和超聲等性質。實驗結果發(fā)現(xiàn),在磁化曲線M—T上出現(xiàn)了負磁矩現(xiàn)象,并且在溫度補償點附近矯頑力達到了最大值。我們對這一現(xiàn)象進行了深入

4、的研究。
　　研究表明體系存在兩種磁晶格:Fe3+離子磁晶格與Gd3+離子磁晶格,這兩種磁晶格之間通過反鐵磁耦合;因為兩種磁晶格的凈磁矩MFe和MGd大小不相等,而方向相反,形成了亞鐵磁性。
　　2.把模板法的優(yōu)點和簡單的溶膠—凝膠工藝結合起來,在納米氧化鋁模板孔洞中成功地制備了大面積、高填充率、致密的BiFeO3的有序納米管陣列。這一結果被場發(fā)射電子掃描電子顯微鏡(FE-SEM),透射電子顯微鏡(TEM)以及選區(qū)電子衍射(