元素?fù)诫s對(duì)鐵酸鉍納米顆粒電學(xué)傳導(dǎo)和磁學(xué)性能的影響研究.pdf

1、多鐵性材料是一種多功能材料，它同時(shí)具有（反）鐵電性、（反）鐵磁性及鐵彈性中至少兩種以上耦合的性質(zhì)，而多鐵性材料作為一種光伏材料近幾年被廣泛關(guān)注。由于鐵磁性和鐵電性能夠同時(shí)共存的單相材料在室溫下并不常見，所以多鐵性材料擁有一系列非常有前景的應(yīng)用，包括可調(diào)微電子器件和多態(tài)記憶儲(chǔ)存器等。從1950年代開始，科研工作者對(duì)多鐵性材料進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究。鐵酸鉍(BiFeO3，BFO)這種具有較高的鐵電居里溫度(TC～1103K)和較高的反鐵磁轉(zhuǎn)變溫

2、度(TN～643K)的材料，是目前最有應(yīng)用前景的典型的多鐵性材料之一，這些優(yōu)良的性能促使鐵酸鉍被更廣泛的關(guān)注和研究。另外，由于鐵酸鉍在室溫下同時(shí)具有A位的鐵電結(jié)構(gòu)和B位的G型反鐵磁結(jié)構(gòu)，所以它多被應(yīng)用于鐵電材料和光伏材料，包括薄膜材料、納米材料和納米尺寸的復(fù)合物等。但是鐵酸鉍有漏電流大，磁化強(qiáng)度低，以及磁電耦合效應(yīng)小等缺點(diǎn)，使其在實(shí)際應(yīng)用中受到很大的制約。為了擴(kuò)大鐵酸鉍的實(shí)際應(yīng)用，科研工作者做了很多的嘗試，例如應(yīng)用不同的合成方法來制備更

3、高純度和更小尺寸的鐵酸鉍樣品;摻雜異價(jià)的堿土金屬元素來改變鐵酸鉍材料的物相與性能。
　　本文通過溶膠-凝膠法制備了鑭、鍶共同摻雜的高純度的鐵酸鉍納米顆粒。X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)的分析證明，隨著鍶摻雜量的逐漸增加，樣品的晶體結(jié)構(gòu)從扭曲的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)向四方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，平均顆粒尺寸從180 nm減少到了50 nm。同時(shí)，我們觀察到隨著鍶摻雜量的逐漸增多，樣品的帶隙寬度值從2.08 eV減小到1.94 eV，納米顆粒的

4、導(dǎo)電性明顯增加，使鐵酸鉍納米顆粒從絕緣體過渡到了半導(dǎo)體。另外，隨著鍶含量的增加，樣品的飽和磁化強(qiáng)度也有了大幅度的提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鑭和鍶共同摻雜可以獲得鐵酸鉍基的純相多鐵性材料，同時(shí)可以有效地調(diào)節(jié)它的電導(dǎo)率和磁性。
　　應(yīng)用水熱法，制備出了較高純度的鐵酸鉍納米顆粒。通過X射線衍射和掃描電子顯微鏡的分析表明樣品具有扭曲的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，樣品的平均顆粒尺度隨著反應(yīng)升溫速率減慢而逐漸變大，當(dāng)反應(yīng)時(shí)升溫速率達(dá)到最佳時(shí)，顆粒尺寸反而最小，只有