植入方法制備層狀多鐵材料及其性能的研究.pdf

1、楊文露植入方法制備層狀多鐵材料及性能研究1——————————————————————————————————————————————————————————————————————一_一中文摘要3ABSTRACT5第一章緒論7研究背景7】2鐵電晶體的特性7121鐵電疇7122電滯同線8123居里溫度913鐵磁晶體的特。性9131磁矩排列9132磁疇10133磁滯同線1014多鐵。性材料11141多鐵材料的定義11142單相多鐵材料12

2、143單相多鐵材料鐵電性和磁性共存的機(jī)制12144單相多鐵材料的應(yīng)用1415鉍系層狀鈣鈦礦單相多鐵材料14151鉍系層狀鈣鈦礦鐵電材料14】6本論文研究工作設(shè)計(jì)16161研究目標(biāo)16162研究icj容16163創(chuàng)新之處16第二章樣品制備和實(shí)驗(yàn)方法1921樣品制備19211俐相燒結(jié)l：藝19212PLD方法制備薄膜2022實(shí)驗(yàn)方法22221XRD物相分析22222AFM和SEM22223鐵電性能測(cè)量22224介電測(cè)量23225磁性能測(cè)量2

3、4226Raman散射24第三章植入方法制備Bi5FehCoxTi30I5陶瓷的26磁電性能2631引言2632實(shí)驗(yàn)27321樣品制備27322性能表征2733結(jié)果與討論27331物相分析和微觀結(jié)構(gòu)27332磁性能28333鐵電性能30楊文露機(jī)入方法南!備層狀多鐵材料及性能釅窖——一㈣必一多鐵材料因其同時(shí)具備鐵磁性和鐵電性，而且兩者之|、白J存在著磁電耦合作用，克服了單一鐵磁或鐵電材料應(yīng)用j二的不足，已經(jīng)成為目前熱門(mén)的新型多功能材料。其

4、中鉍系層狀鈣鈦礦單相多鐵材料由于其良好的鐵電性成為研究熱點(diǎn)之一。但這種材料在室溫下的磁性能很弱，人們想出來(lái)許多辦法來(lái)改善它的。汁1212厶匕taG，目前大量研究主要集中在四層及更高層的鈣鈦礦多鐵材料上。本論文主要是將磁性離子基團(tuán)植入鉍層狀材料B4Ti30】2中制備成四層狀鈣鈦礦材料，并研究其磁電性能，具體說(shuō)來(lái)可以分為下面幾個(gè)部分：(1)將磁性離子基團(tuán)BiFe03和BiC003按不同比例植入到BIT中，得到新材料BisFel，CoxTi3

5、015(BFCTx，x=00～08)。采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)工藝制備BFCTx多鐵陶瓷，研究了磁性離子基團(tuán)BiFel。Co。03植入Bi4Ti3012鐵電母體中的微結(jié)構(gòu)、鐵電和磁性能。X射線衍射譜顯示樣品均已形成四層鉍系層狀鈣鈦礦相。Co摻雜前，BFTO樣品室溫下表現(xiàn)為順磁，Co一旦摻入后，磁滯回線立即打開(kāi)，顯示為典型的鐵磁性(FM)磁滯回線；隨著摻雜量x的增加，剩余磁化強(qiáng)度2尬表現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，在x=05時(shí)達(dá)到最大值為78memu

6、／g，是BFTO的3000倍；摻雜量為x=04與x=06的磁滯回線幾乎重合，二者表現(xiàn)為相似的磁性能，證明了BFCTx磁性能的增強(qiáng)主要來(lái)源于Fe—O—Co耦合。在不同的Co含量F，BFCTx都具有鐵電性(FM)，外加電場(chǎng)為150kV／cm，剩余極化2P，在x=06時(shí)達(dá)丑／@kf直SJ14／aC／cm2；在2M和2P，的比較中可以看到Co摻入后樣品的磁性能和鐵咆性能都得到了提高，這可能足因?yàn)镃03比Fe3穩(wěn)定，有比較少的C03一C02轉(zhuǎn)化；

7、在O2到06之|、EIj，：者是朝相反方向變化的，看似FM和FE之間存在著相互調(diào)制。介電常數(shù)和介電損耗的溫度譜顯示，隨著頻率的增加，相變峰向低溫方向偏移，且明顯的寬化，這tJ‘能是由于Co的摻雜引起介電峰的彌散寬化。(2)對(duì)BisFe05Coo5Ti30l5陶瓷進(jìn)行A位Pr摻雜。用Pr離子取代BFCT樣品A位的Bi離子制備Bb1、／gPrxFeo5C005Ti30I5(BPFCTxx=030，045，060，075)，探討不同Pr摻雜濃

8、度對(duì)BFCT樣品的微結(jié)構(gòu)、鐵電、鐵磁、介電等性能的影響。A位Pr摻雜沒(méi)有改變BFCT05的晶體結(jié)構(gòu)，不同摻雜量導(dǎo)致了不同的晶格畸變，在x=06時(shí)畸變最小。隨著摻雜量的增大剩余磁化2壇先減小后增大，在x=075時(shí)達(dá)到最大約為057emu／g。Pr摻雜后樣品的鐵電性能得到了提高，且旱現(xiàn)出先增加后減小再增加的趨勢(shì)，在x=045時(shí)達(dá)到最大，此時(shí)的2Pr為1287aC／cm2。在BFCTO5樣品ril，A位Pr摻雜沒(méi)有降低居罩溫度，反而有少詡：的