充滿型鎢青銅陶瓷介電、鐵電性質(zhì)與Ca3Co2O6磁性研究.pdf

1、鐵電材料特別是其組成部分的弛豫性鐵電體已經(jīng)在很多領(lǐng)域被廣泛使用。但是應(yīng)用中的鐵電材料或弛豫性鐵電材料由于或多或少的缺點(diǎn)，難以滿足當(dāng)前應(yīng)用的需要。尤其在我們實(shí)際生活中應(yīng)用中的弛豫鐵電材料，其多為鉛基單晶或陶瓷，由于鉛的毒性較大并且具有一定的揮發(fā)特性使用中給人體健康帶來(lái)極大危害。
　　同樣，磁性材料也和人們現(xiàn)代生活的各個(gè)方面息息相關(guān)，如用于電腦硬盤(pán)、銀行卡、省份證等。尤其對(duì)于一些特殊的磁性系統(tǒng)如自旋受挫的磁性系統(tǒng)不僅其獨(dú)特的物理性質(zhì)具

2、有一定的潛在應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)其復(fù)雜的磁性相互作用導(dǎo)致其微觀機(jī)理到目前仍然較為模糊，因此成為凝聚態(tài)物理的研究熱點(diǎn)。
　　本文中圍繞充滿型的鍶基鈮酸鹽鐵電材料和低維自旋受挫的Ca3Co2O6展開(kāi)了以下幾方面工作：
　　1.采用固相法合成了 Sr4CaSmTi3Nb7O30樣品，并對(duì)其物相、介電特征、鐵電性質(zhì)等進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)A1位離子價(jià)位與B位離子分布對(duì)充滿型鎢青銅材料低溫弛豫性質(zhì)具有重要影響；同時(shí)證實(shí)了材料的鐵電轉(zhuǎn)變溫度

3、受A1位離子價(jià)位與B位離子分布影響較小。
　　2.采用固相法制備了 Sr4CaBiTi3Nb7O30，并研究了其物相、形貌、介電特征、鐵電性質(zhì)等。結(jié)果證實(shí)了材料在室溫以上具有較強(qiáng)的弛豫性鐵電特征，同時(shí)材料表現(xiàn)出其他多種優(yōu)越性質(zhì)：(1)較高的擊穿電壓；(2)極低的漏電流；(3)較好的鐵電性質(zhì)。因此，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Sr4CaBiTi3Nb7O30陶瓷具有極大的潛在應(yīng)用價(jià)值，可以作為一種環(huán)境友好型材料替代當(dāng)前應(yīng)用的有毒的鉛基材料。對(duì)

4、于介電溫度譜中弛豫峰的劈裂現(xiàn)象，通過(guò)使用變溫拉曼光譜技術(shù)和變溫鐵電測(cè)量技術(shù)，我們證實(shí)了樣品內(nèi)部極化微疇的翻轉(zhuǎn)與極化微疇被打破分別為高溫弛豫Ⅰ與低溫弛豫Ⅱ的微觀起因。
　　3.采用固相法合成了 Sr4BiSmTi4Nb6O30樣品。并研究了其結(jié)構(gòu)、介電、鐵電等性能。通過(guò)與Sr4CaBiTi3Nb7O30樣品轉(zhuǎn)變特征與各擬合得到的參數(shù)的對(duì)比，我們的結(jié)果證明了對(duì)于充滿型鎢青銅陶瓷，其相變特征和弛豫行為受A1位置陽(yáng)離子的價(jià)位和晶格中B位的

5、離子分布影響較小。極化與電流曲線測(cè)量證實(shí)了Sr4BiSmTi4Nb6O30陶瓷的室溫鐵電性質(zhì)。
　　4.采用固相法合成了多種組分的Sr4+xCa1-xBiTi3Nb7O30(x=0.25,0.5,0.75,1)陶瓷樣品。并研究了其結(jié)構(gòu)、介電、鐵電性質(zhì)等。證實(shí)所有樣品室溫以上都存在弛豫性鐵電性質(zhì)。隨著A1位Sr2+離子含量x的逐漸增加，樣品的轉(zhuǎn)變溫度往室溫方向偏移，介電常數(shù)最大值溫度Tm減小且與x值幾乎呈線性關(guān)系。因此我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

6、表明可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要溫度，通過(guò)合理控制A1位Sr2+離子與Ca2+離子含量比例，得到轉(zhuǎn)變溫度可控的弛豫性鐵電陶瓷，因而有一定的實(shí)際應(yīng)用參考價(jià)值。
　　5.合成了Ca3Co2O6樣品。我們首次觀測(cè)到在其零場(chǎng)冷卻測(cè)量的M-T曲線中，隨著磁場(chǎng)H的增加T?=10K附近的自旋凍結(jié)峰劈裂為兩個(gè)峰，并且兩個(gè)自旋凍結(jié)峰均隨磁場(chǎng)增加向低溫方向移動(dòng)。表明樣品受挫的自旋鏈中可能存在兩種不同特征磁關(guān)聯(lián)長(zhǎng)度的短程鐵磁有序?；谶@種分析，我們提出了一種

7、可能的機(jī)制成功的解釋了樣品磁滯回線曲線中出現(xiàn)的磁性臺(tái)階行為以及不同磁場(chǎng)掃描速率下磁滯回線曲線中弛豫符號(hào)的改變現(xiàn)象.
　　6.采用固相法合成了多種組分的Ca3Co2-xHoxO6(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)樣品，并研究了樣品磁性隨摻雜的Ho3+離子含量的變化。隨著Ho3+離子的引入，導(dǎo)致：(1)低場(chǎng)處的磁性臺(tái)階消失；(2)自旋凍結(jié)峰變寬；(3)反鐵磁耦合逐漸占據(jù)上風(fēng)；(4)動(dòng)力學(xué)特征變慢；(5)交流磁化率峰值向低溫