鈣鈦礦材料中的磁電耦合與其他性質(zhì)研究.pdf

1、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料ABO3是一種多功能材料，它在電性、磁性和材料的氣敏性上表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，從而受到科研工作者的親睞。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料在宏觀上表現(xiàn)出來(lái)的性能并不是相互獨(dú)立的，它們之間有著緊密的聯(lián)系。
　　 磁電耦合常常在鐵電（反鐵電）和鐵磁（反鐵磁）共存的多鐵材料中發(fā)現(xiàn)。由于鐵電和鐵磁很難共存，多鐵材料是很稀少。盡管如此，在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的RFeO3（R為稀土）體系中仍然發(fā)現(xiàn)了多鐵。RFeO3有非極性群Pbnm，有趣的是，在這類(lèi)中心對(duì)稱(chēng)

2、的結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了鐵電?？蒲泄ぷ髡邆冋J(rèn)為這種不尋常的鐵電是由于稀土離子和鐵離子的傾斜的自旋結(jié)構(gòu)和它們的反鐵磁序列決定的，這種磁性和電性的相互關(guān)聯(lián)預(yù)示了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)RFeO3有著很強(qiáng)的磁電耦合效應(yīng)，因此近年來(lái)成為研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。在RFeO3中，大部分磁電耦現(xiàn)象是在低溫，不利于實(shí)際應(yīng)用。本文對(duì)RFeO3體系中的NdFeO3和Nd1-xSmxFeO3(x=0.2，0.4)做了室溫下的磁性和電性的耦合。
　　 多功能鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料的電性不僅受

3、磁性的影響，還和材料的氣敏性有著緊密的聯(lián)系。我們常常通過(guò)測(cè)量介電常數(shù)和電導(dǎo)的變化來(lái)確定材料的氣敏性能，但是它們之間的關(guān)系很少有人研究，通過(guò)XPS我們發(fā)現(xiàn)變價(jià)的鐵離子在材料的氣敏性能和材料的電性上起著橋梁的作用。
　　 本論文主要得出以下結(jié)論:
　　 1.我們測(cè)量了室溫以下NdFeO3的M-T曲線(xiàn)，觀察到NdFeO3的磁結(jié)構(gòu)變化，這些磁結(jié)構(gòu)的變化伴隨著介電常數(shù)的變化，尤其是在自旋重取向的溫度范圍。我們測(cè)量了不同溫度下的M-

4、H曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在自旋重取向溫度范圍內(nèi)矯頑力變小。NdFeO3在低溫下磁電耦合效應(yīng)是很明顯。
　　 2.在室溫以上我們測(cè)量了NdFeO3的M-T曲線(xiàn)，找到了反鐵磁相變溫度在680K，通過(guò)室溫的M-H曲線(xiàn)證明了鐵磁成分的存在。在14kOe的磁場(chǎng)下，當(dāng)E(//)H和E上H時(shí)，我們分別觀察到磁矩隨矩形周期電場(chǎng)發(fā)生弛豫和迅速的周期性變化。同時(shí)我們施加不同磁場(chǎng)，通過(guò)介電頻譜圖觀察到室溫磁介電效應(yīng)。在介電和溫度的關(guān)系ε-T曲線(xiàn)上，我們觀察到介電

5、弛豫現(xiàn)象，這可能和極化子在變價(jià)鐵之間的跳躍有關(guān)。
　　 3.在單相的Nd0.8Sm0.2FeO3中，我們觀察到室溫磁介電現(xiàn)象。我們分別測(cè)量了Nd0.8Sm0.2FeO3的室溫M-H和在7.5kV/cm電場(chǎng)下的M-H，發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)作用使得Nd0.8Sm0.2FeO3磁矩增大，同時(shí)在矩形周期電場(chǎng)作用下，我們觀察到了受電場(chǎng)調(diào)控的磁矩。在單相Nd06Sm04FeO3中，我們?cè)诓煌艌?chǎng)下的介電頻譜圖上看到了室溫磁介電效應(yīng)。當(dāng)E(//)H時(shí)，不

6、同于NdFeO3和Nd0.8Sm0.2FeO3，我們看到磁矩隨著矩形周期電場(chǎng)的變化是瞬時(shí)的?？傊?，我們?cè)谑覝叵卵芯苛瞬牧系拇判院碗娦灾g的強(qiáng)烈耦合。
　　 4.我們研究了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料La1-xBaxFeO3(x=0，0.1，0.2，0.3)的電學(xué)性質(zhì)和氣敏性的關(guān)系。通過(guò)分析XPS圖譜，我們發(fā)現(xiàn)Fe4+/Fe3+的比例與La1-xBaxFeO3(x=0，0.1，0.2，0.3)的電阻呈反相關(guān)，和材料的氣敏性表現(xiàn)一致。鐵離子的橋梁