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Keywords: Sol-gel method; Multiferroic materials; BiFeO3; La-doped
目录
第一章绪论.1
1.1引言..1
1.3BiFeO3陶瓷的制备4
1.3.1高温固相反应法4
1.3.2溶胶-凝胶法..4
1.3.3共沉淀法.4
1.3.4微波水热法5
1.3.5快速液相烧结法.5
第二章实验部分..6
2.1实验试剂..6
2.2主要实验仪器..7
2.3Bi0.8M0.2FeO3（M=La,Sm,Gd,Y）测试表征方法7
第三章Bi0.8M0.2FeO3陶瓷材料的制备与表征.9
3.1BiFeO3（M=La,Sm,Gd,Y）陶瓷的制备9
3.2BiFeO3（M=La,Sm,Gd,Y）陶瓷的性能表征..10
3.2.1Bi0.8M0.2FeO3陶瓷的XRD谱..10
3.2.2Bi0.8M0.2FeO3陶瓷的DTA曲线.11
3.2.3Bi0.8M0.2FeO3陶瓷的红外光谱分析.12
3.2.4Bi0.8M0.2FeO3陶瓷的SEM图..12
3.2.5Bi0.8M0.2FeO3陶瓷的磁性能分析..14
3.2.6Bi0.8M0.2FeO3陶瓷的介电特性分析.15
致谢20
参考文献..21
第一章 绪论1.1引言多铁材料是指能够同时具有铁磁性、铁电性等多种性能的一种材料。单相的铁电材料在电场中将出现电极化，铁磁材料则在磁场也可被磁化；然而对于多铁材料，不仅会受电场作用导致材料的磁化强度发生变化，而且还将受磁场作用从而诱发电极化，即出现磁电耦合效应。因为它们提供广泛的信息存储过程中的潜在应用，自旋电子和多态的存储，由于其有趣的基本物理现象，近几年，以被人们广泛研究[1]。在所有已确定的单相铁磁体中，晶系扭曲的钙钛矿已成为一个从应用程序角度上来说最优秀的材料，在室温下其铁性能，具有高的铁电居里点（Tc~1103K）和高G 型反铁磁尼尔温度（TN~647K），是目前唯一一种室温下即可使用的单相多铁材料[1]。然而，由于其低饱和磁化强度，高渗漏问题和极差的线性 ME 和铁性能，BiFeO3陶瓷的性能在技术应用程序方面相比其他标准多铁性材料仍令人不满意。但另一方面，由于它不含铅，因此有望替代目前已被人们广泛应用的锆钛酸铅（即 PZT），成为一种最新型的压电材料[2]。本文中我们通过改进的溶胶-凝胶法合成了掺杂稀土元素的Bi0.8M0.2FeO3（M= La，Sm，Gd，Y）材料，并制成了含有铁酸铋单相的陶瓷源[自-751^`论/文'网·www.751com.cn ，并过对它的介电特性、铁磁特性以及铁电性能进行了一系列的研究[4]。1.2 BiFeO3陶瓷的特性以及研究现状1.2.1 BiFeO3陶瓷的特性BiFeO3作为多铁性材料，在常温下即可表现出铁磁性和铁电性。当置于外加电场中时，材料的电极化强度与电场存在滞后回线，也就是电滞回线[2]。令人不解的是，在实验中几乎难以测量到较好的电滞回线，这主要归结于热处理过程产生的大量的氧缺陷以及各种杂相。而另一方面，氧缺陷的产生正是铁元素化合价变化的原因，这将导致漏电流的增大，因此观察不到饱和电滞回线[5]。BiFeO3 的磁结构是 G 型反铁磁结构，短程有序，它的反铁磁性是通过Fe3+-O2--Fe3+的超交换作用实现的，处于两个氧八面体中心位置附近的 Fe3+的磁矩反平行排列，构成反铁磁序。可是这种自旋结构并不是绝对的反平行，而仅仅源于局部的磁电耦合引起的极化，从而产生倾斜的磁矩，导致宏观状态下的BiFeO3陶瓷磁性较弱[3]。较大的磁性会通过外延应力等作用产生。从微观上看，这种磁性起源于磁性子晶格的倾斜， 这种相互作用的实质其实就是交换相互作用和自旋轨道耦合共同作用的结果[6]。BiFeO3的磁电耦合性能对于铁酸铋的实际用用中具有重要的指导作用。恰恰是由于多铁性的本质是铁磁性（包括亚铁磁性和反铁磁性）、铁弹性以及铁电性中间存在着某种相互作用，只有深刻研究这种磁电耦合作用，才能将多铁性材料真正用于实际生产和生活，最终推进科技进步和发展[7]。目前为止，已经有大量的文献表明， 利用La 离子或是其它某些金属元素的离子掺杂取代 BiFeO3中的Bi 离子的位置，可以大幅度的提高 BiFeO3陶瓷的铁磁性，但对于铁酸铋多铁材料背后的磁电耦合性能的研究和报道却较为稀少[8]。