BiFeO3納米顆粒和納米線的制備及摻雜對其物理性能影響的研究.pdf

1、作為一種同時具有室溫以上的鐵電居里溫度(TC～1103K)和磁轉變奈爾溫度(TN～643K)的單相多鐵性材料，BiFeO3近年來受到了人們的廣泛關注，究其原因主要是因為其磁性和鐵電性之間存在耦合以及它們在數(shù)據(jù)存儲、傳感器和自旋電子元件等領域潛在的巨大應用價值。近幾十年來對BiFeO3材料的研究主要集中在元素摻雜和納米材料上如納米顆粒、納米線、納米管、納米棒。本文主要通過溶膠-凝膠法制備低濃度Tb以及Ba、K元素在Bi位摻雜的BiFeO3

2、納米顆粒，對其多鐵性進行測試與分析。且采用靜電紡絲法成功制備BiFeO3納米線，并對其物理性能進行測試與分析。
　　通過溶膠-凝膠法成功制備Tb摻雜的BiFeO3納米顆粒。所有樣品均為菱方相，并隨著摻雜濃度的升高，顆粒尺寸發(fā)生了明顯減小。不同于塊體BiFeO3的弱鐵磁性，我們制備的納米顆粒表現(xiàn)出鐵磁性。1％Tb3+摻雜的樣品在50kOe磁場下的磁化強度為1.73emu/g，這與Lotey等人報道的10%Tb摻雜納米顆粒在相同磁場下

3、的磁化強度值相接近，甚至要高于有些文獻報道的10%Gd或15%Pr摻雜的BiFeO3納米顆粒的磁化強度值。XPS能譜分析表明高濃度的Fe3+是導致其磁性增強的一個重要原因。隨著Tb摻雜濃度提高，氧空位的減少使樣品漏電流減小，另外，樣品光學帶隙的減小主要是由于小顆粒表面不飽和鍵的增多使得能帶展寬。
　　接下來我們選取了異價的Ba2+和K1+來替代Bi3+，并且通過溶膠凝膠法制備了Bi0.9-xBa0.1KxFeO3(x=0,0.01

4、,0.02)納米顆粒，Ba的主要作用是穩(wěn)定BiFeO3的相與此同時抑制在燒結過程中Bi的揮發(fā)，所有樣品都表現(xiàn)出了鐵磁性，隨著K1+摻雜濃度的升高，樣品的磁性也逐漸提高，這主要歸功于減小的Fe-O-Fe鍵角。我們還對所有樣品進行了紫外吸收譜的測試，發(fā)現(xiàn)所有樣品的帶隙值沒有發(fā)生很明顯的變化，這主要是增加的氧空位數(shù)量與減小的Fe-O-Fe鍵角共同作用的結果。
　　最后，采用靜電紡絲法成功制備了不同退火溫度(400℃、500℃、600℃)