鐵酸鉍基多鐵性材料的制備與電磁性能研究.pdf

1、磁性材料與電子材料得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，更迫切的需要器件的小型化、高度集成化以及多功能化。這種實(shí)際應(yīng)用中的需求導(dǎo)致科研人員們開展越來(lái)越多的關(guān)于集磁性和電性于一身的這類多功能材料的研究。多鐵性材料，它同時(shí)擁有多種鐵性，而且各種鐵性之間可以通過(guò)相互耦合協(xié)同作用，來(lái)實(shí)現(xiàn)更多維度的序參量之間的調(diào)節(jié)，如磁電效應(yīng)（即材料可以通過(guò)改變外磁場(chǎng)大小來(lái)調(diào)節(jié)電極化強(qiáng)度，或者通過(guò)改變外電場(chǎng)大小來(lái)調(diào)節(jié)磁極化強(qiáng)度），通過(guò)各序參量之間的耦合作

2、用把獨(dú)立的物理參數(shù)磁化強(qiáng)度和電極化強(qiáng)度等可以表征信息的極化矢量緊密地聯(lián)系起來(lái)，這就為磁電功能材料提供了額外可操控的自由度，有望開發(fā)新型信息存儲(chǔ)功能器件。多鐵性磁電耦合材料在新型功能器件以及信息存儲(chǔ)器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。在凝聚態(tài)物理中，多鐵現(xiàn)象本身就是一個(gè)值得研究的問(wèn)題，它對(duì)電學(xué)、磁學(xué)以及強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系提出很多挑戰(zhàn)，逐漸成為量子調(diào)控領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。
　　BiFeO3是同時(shí)在室溫以上表現(xiàn)出多鐵性的材料體系，因此從2003年

3、至今得到了廣泛而深入的研究，并成為推動(dòng)當(dāng)前多鐵性研究熱潮最主要的材料體系。由于高溫下Bi易揮發(fā)，這會(huì)使Fe離子產(chǎn)生變價(jià)，導(dǎo)致純相的BiFeO3塊材難以制各，并且存在氧空位等缺陷，樣品表現(xiàn)出較大的漏電流，一般鐵電性能都不理想;另外BiFeO3具有特殊空間調(diào)制螺旋結(jié)構(gòu)和傾斜G型反鐵磁序，使其呈現(xiàn)室溫反鐵磁性，這些都嚴(yán)重阻礙其潛在的應(yīng)用。為了解決這些困難，需要對(duì)該類材料進(jìn)行制備方法的優(yōu)化或摻雜改性以期望提高BiFeO3陶瓷的電學(xué)和磁學(xué)性能。<

4、br>　　本論文針對(duì)目前多鐵性材料的研究現(xiàn)狀，以BiFeO3多鐵性材料為基礎(chǔ)、主要從制備方法的改進(jìn)、材料摻雜取代改性以及引入其他鈣鈦礦結(jié)構(gòu)形成固溶體三個(gè)方面開展研究工作，對(duì)BiFeO3-BaTiO3固溶體，以及由2BiFeO3-Bi4Ti3O12組成的鉍層狀A(yù)urivillius結(jié)構(gòu)化合物Bi6Fe2Ti3O18兩種材料進(jìn)行系統(tǒng)的研究，期望增強(qiáng)其鐵電性能并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)室溫鐵電、鐵磁共存。主要研究工作和取得的成果如下:
　　

5、(1)制備了0.67BiFeO3-0.33BaTiO3固溶體，對(duì)其結(jié)構(gòu)、微觀形貌、介電、磁性質(zhì)以及復(fù)阻抗等性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)通過(guò)淬火工藝可以有效減小0.67BiFeO3-0.33BaTiO3的漏電流，提高體系的鐵電性能。
　　(2)制備了2BiFeO3-Bi4Ti3O12層狀A(yù)urivillius結(jié)構(gòu)化合物以及Fe位Ni摻雜的樣品，系統(tǒng)研究Ni摻雜量對(duì)其結(jié)構(gòu)、微觀形貌、介電、磁等性能的影響。發(fā)現(xiàn)Ni摻雜Bi6Fe2Ti3O1