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Keywords BiFeO3 ceramics Multiferroic Mn4+ doped Dielectric
目 录
1 绪论 1
1．1 铁电性与铁磁性 1
1.1.1 铁电性 1
1.1.2 铁磁性 2
1．2 多铁性材料 3
1.2.1 多铁性材料的定义 4
1.2.2 单相多铁材料 4
1.2.3 复合磁电材料 5
1．3 BiFeO3多铁性材料 6
1.3.1 BiFeO3的结构 6
1.3.2 BiFeO3的电性能 7
1.3.3 BiFeO3的磁性能 8
2 研究目的及主要研究内容 10
2．1 研究目的 10
2．2 主要研究内容 10
3 BiFeO3陶瓷的制备及掺杂改性 11
3．1 样品的制备工艺 11
3.1.1 实验原料 11
3.1.2 实验方法 11
3.1.3 BiFeO3陶瓷的制备工艺 12
3．2 样品的性能测量 13
3.2.1 X射线衍射分析（XRD） 13
3.2.2 压电性能测试 14
3.2.3 介电性能测试 14
4 结果和讨论 15
4．1 XRD分析 15
4．2 压电性能分析 19
4．3 介电性能分析 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
随着社会信息化的深入和发展，需要制造新一代记忆存储器件，而制约记忆存储器件微型化、高速、大容量的关键在于制备这些器件的铁磁电耦材料性能。为了满足制造新一代记忆存储器件需要，促使人们寻找性能更强的铁磁电耦合体材料，并通过各种途径研制得到所希望的功能材料。目前研究较多的是具有铁电、(反)铁磁耦合性能的单相或复合磁铁电材料，其中BiFeO3材料是这类材料中人们研究的热点之一[1-2]。由于BiFeO3材料铁磁电性和铁磁性共存，可以由电场诱导产生磁场，同时磁场诱发电极化而形成磁电效应，这种磁和电的相互控制满足了制造新一代记忆存储器件需要，因此，人们用固相烧结法、快速液相烧结法、溶胶凝胶法、水热法和电弧法得到高性能的BiFeO3基铁磁电陶瓷；经过镀膜等工艺技术，克服BiFeO3基铁磁电材料漏导等缺陷，使其成为完美的制造记忆存储器件材料。本文就BiFeO3陶瓷的制备以及Mn4+掺杂改性进行了综述性研究。论文网
1．1 铁电性与铁磁性
1.1.1 铁电性
1921年Rochelle salt[3]最先发现铁电现象。铁电材料在无外加电场时，通常有两个或两个以上自发极化取向。这种自发极化取向在外电场的作用下可以发生向外电场方向偏转。电滞回线是铁电晶体一个最重要的特征。如图1-1-1：在OA段，电场较弱，极化强度线性的依赖于电场的变化，此时可逆的畴壁运动占主导地位。在AB段，随着电场的增加，新畴形成，畴壁运动不可逆，极化随着电场变化增快。当电场达到B点时，所有畴的极化方向与外加电场一致，这时极化趋于饱和。电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大，对应图中BC段。当电场强度减小时极化强度也随之循CBD段减小，但当电场强度减为零时，晶体存在剩余极化强度Pr（线段OD），原因是一些畴中的极化方向仍然保留为原电场的方向。将CB外推与P轴交于E，则OE为自发极化Ps。使平Pr减为0对应的电场强度为矫顽场Ec。电场在正负饱和值之间循环一周时，即可得到一个完整的电滞回线(曲线CBDFGHC)。通常材料的铁电性只能在一定的温度范围内存在，当温度超过某一值时，材料将会发生相变，从铁电相转变为顺电相，极化消失，这一温度称为居里温度（Tc）[4]。