多鐵性材料BiFeO-,3-的制備與性能表征.pdf

1、多鐵性材料，由于同時具有鐵電性和鐵磁性使其在信息存儲、自旋電子器件等方面有著潛在的應(yīng)用。作為一種典型的單相多鐵性材料，BiFeO3是少數(shù)在室溫下同時具有鐵電性和磁性的材料之一(奈爾溫度為673 K，鐵電居里溫度為1103K)，是最具有可能在室溫下實現(xiàn)磁電耦合效應(yīng)應(yīng)用的主要候選材料而受到廣泛關(guān)注。但是，目前在BiFeO3的研究中，仍然存在幾個難點需要克服，這主要包括其較大的漏電流和具有空間周期調(diào)制的螺旋磁結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其宏觀磁性的消失。

2、 本文主要研究了BiFeO3的磁性，通過離子摻雜抑制螺旋磁結(jié)構(gòu)而使其磁性增強，同時研究了BiFeO3納米尺度的奇特磁性。本論文采用改性溶膠凝膠技術(shù)，分別制備出單相BiFeO3、Bi1-xCaxFeO3和Bi1-xLaxFeO3，并采用綜合熱分析儀(TG)、X一射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、振動樣品磁強計(VSM)、阻抗分析儀等分析測試手段研究了樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、宏觀和微觀磁性等。 主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：

3、 1.以聚乙烯醇(PVA)為分散劑，采取快速燒結(jié)工藝用溶膠一凝膠法制備出了單相BiFeO3陶瓷，與傳統(tǒng)的固相燒結(jié)方法相比，溶膠一凝膠法為BiFeO3制備提供了一種簡單易行的途徑。經(jīng)VSM測試得出所制備的BiFe03室溫下并未表現(xiàn)出弱鐵磁磁性，和文獻報道一致。 2.以乙二胺四乙酸(EDTA)為絡(luò)合劑制備出了多晶BiFeO3納米顆粒。通過SEM形貌分析觀測到分散均勻的近似方形顆粒，尺寸在110nm-160nm之間；通過對不同晶粒尺

4、寸的磁滯回線分析，與M-H為線性關(guān)系的塊體BiFeO3相比，隨著顆粒尺寸的減小BiFeO3的磁性增強，這是由于顆粒尺寸的減小導(dǎo)致螺旋磁結(jié)構(gòu)周期(62 nm)被破壞，因而BiFeO3納米顆粒在室溫下能夠表現(xiàn)出磁性。 3.制備了Bil-xCaxFeO3和Bil-xLaxFeO3樣品，研究了Ca和La摻雜對BiFeO3結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)Ca摻雜量為10％時，樣品的結(jié)構(gòu)由菱形鈣鈦礦結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苯Y(jié)構(gòu)，Ca和La對Bi位的取代有效阻止