化學(xué)摻雜鐵酸鉍的結(jié)構(gòu)、相圖和多鐵性研究.pdf

1、多鐵材料同時具有自發(fā)的鐵電有序和鐵磁有序,并且鐵電和鐵磁可以互相耦合,這使得多鐵材料在信息存儲、自旋電子學(xué)以及多功能傳感器件等方面有重要的潛在應(yīng)用。目前大部分材料都在極低的溫度下才具有多鐵性,BiFeO3(BFO,ABO3型)是為數(shù)不多的在室溫以上就具有多鐵性的單相多鐵材料之一,BiFeO3具有較高的鐵電居里溫度(1103 K)和反鐵磁尼爾溫度(643 K),理論上較大的鐵電極化強度(100μC/cm2),然而,較大的漏電流、難以合成出

2、純相和較弱的磁性等缺點成為限制BiFe03應(yīng)用的瓶頸。
　　 為了改善BiFeO3的性能,研究者做了大量的物理和化學(xué)修飾,其中,化學(xué)摻雜是一種行之有效的提高BiFeO3多鐵性能的方法,但摻雜后的產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)會隨著摻雜量的改變而改變,晶體結(jié)構(gòu)的改變必然也會導(dǎo)致鐵電性和磁性的改變,因此研究摻雜和結(jié)構(gòu)的關(guān)系是一個重要的課題。
　　 本論文的工作主要圍繞在化學(xué)摻雜BiFeO3中,摻雜量的改變引起的晶體結(jié)構(gòu)和多鐵性(鐵電性和磁性

3、)的變化,從化學(xué)摻雜的兩個方向——元素摻雜和固溶體摻雜開展工作,取得的主要結(jié)果如下:
　　 1、用改進的溶膠-凝膠法成功制備了純相的Bi(1-x)DyxFe0.90Mg0.05Ti0.05O3(X=0-1)。發(fā)現(xiàn)B位上共摻雜的Ti4+和Mg2+可以合成出純相的摻雜BFO,且電阻率有明顯的提高。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了稀土Dy3+的摻雜量和溫度兩個因素對晶體結(jié)構(gòu)的影響,并繪制出了完整的相圖。同時,又研究了Bi(1-x)DyxFe0.

4、90Mg0.05Ti0.05O3(X=0-1)隨著稀土Dy3+摻雜量的變化,其鐵電性和磁性的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)在相界處鐵電性最好,磁性隨摻雜量的增多而增強。
　　 2、用改進的溶膠-凝膠法成功制備了純相的(1-x)BiFeO3-x LaMnO3(X=0-1)固溶體,主要研究了摻雜量和溫度兩個因素造成固溶體(1-x)BiFeO3-x LaMnO3(X=0-1)的晶體結(jié)構(gòu)變化,繪制了完整的相圖,并在相圖的指導(dǎo)下,研究了理論上具有多鐵性的