(Ba-Nd)摻雜SrMnO3陶瓷的相結(jié)構(gòu)與磁電性能研究.pdf

1、鈣鈦礦型錳酸鹽SrMnO3因?yàn)樽孕?、電荷有序和磁性等豐富的物理性質(zhì)而在多鐵材料領(lǐng)域受到重視，但是SrMnO3的制備方法存在不足、在常溫下因其六方結(jié)構(gòu)而僅表現(xiàn)為順電-反鐵磁性、SrMnO3的性能調(diào)控研究大多局限在理論方面?；谏鲜鰡栴}，本文對SrMnO3的合成、元素?fù)诫s(Ba/Nd)及快速冷卻調(diào)整SrMnO3陶瓷的相結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)相變前后SrMnO3陶瓷的磁電性能三個方面進(jìn)行較為細(xì)致的研究。
　　結(jié)果表明，通過優(yōu)化制備工藝可以克服SrM

2、nO3合成溫度高、周期長、雜質(zhì)多的缺點(diǎn)。采用冰乙酸-乙二醇的溶膠凝膠體系合成SrMnO3粉體和陶瓷，在氧氣氣氛下1350~1400℃煅燒即可得到純相SrMnO3粉體，TEM觀察表明物相是純凈的六方結(jié)構(gòu)。SrMnO3陶瓷的最佳燒結(jié)工藝是氧氣氣氛下1400℃保溫4h燒結(jié)，陶瓷致密度為96.4％。XPS分析表明SrMnO3陶瓷因存在氧空位導(dǎo)致部分Mn4+轉(zhuǎn)變?yōu)镸n3+，降低了材料的絕緣性。
　　通過XRD、TEM等研究手段，發(fā)現(xiàn)元素?fù)诫s

3、顯著改變了SrMnO3的相結(jié)構(gòu)。Sr1-xBaxMnO3(0≤x≤0.5)粉體的煅燒工藝是1300℃空氣氣氛下保溫2h。Sr1-xBaxMnO3陶瓷可在O2氣氛下1380℃保溫2h燒結(jié)得到，隨著Ba2+離子摻雜量的增加，SrMnO3陶瓷的相結(jié)構(gòu)出現(xiàn)晶格畸變，晶相是偽六方結(jié)構(gòu)。在空氣氣氛下1300oC保溫2h煅燒可得到純相Sr1-xNdxMnO3(0≤x≤0.5)粉體，粉體顆粒平均尺約為10μm。Sr1-xNdxMnO3陶瓷可在O2氣氛下

4、1400oC保溫2h燒結(jié)得到，隨著Nd3+離子摻雜量的增加，TEM觀察表明晶體結(jié)構(gòu)從六方相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎幌?。Nd3+離子摻雜量x=0.2時，陶瓷收縮程度最大。摻雜Nd3+離子后陶瓷的結(jié)構(gòu)相變與Mn3+O6八面體傾斜和Jahn-Teller晶格畸變作用密切相關(guān)。
　　SrMnO3陶瓷的相對介電常數(shù)εr=3700.00，介電損耗正切值tanδ=1.00。MPMS、粉末中子衍射(NPD)的結(jié)果表明，SrMnO3陶瓷的反鐵磁尼爾溫度TN~

5、60K，在2K時自發(fā)磁化值最大，Ms=2.13emu/g，矯頑場Hc=10800Oe，陶瓷塊體的磁性能優(yōu)于粉體，SrMnO3陶瓷粉末的磁結(jié)構(gòu)在尼爾溫度以下是反鐵磁結(jié)構(gòu)。
　　通過介電、MPMS、NPD等研究手段，分析發(fā)現(xiàn)SrMnO3陶瓷結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變以后，磁電性能發(fā)生了顯著變化。選擇摻雜2wt%Ba2+離子時，陶瓷具有最佳的介電性能，εr=1043.06，tanδ=3.38。引入Ba2+離子以后SrMnO3介電性能的降低與氧空位的濃度增