Fe、Nd摻雜BaTiO3的制備和性能研究.pdf

1、多鐵性材料是指材料中包含兩種及兩種以上鐵的基本性能，這些鐵的基本性能包括鐵電性、鐵磁性和鐵彈性。多鐵材料具有磁電耦合效應(yīng)，用外加磁場控制電荷，用外加電場控制自旋。上述現(xiàn)象在設(shè)計(jì)多功能設(shè)備上具有非常誘人的應(yīng)用前景，這樣就使得傳統(tǒng)的傳感器、存儲(chǔ)器、激勵(lì)器的自由度增加了一個(gè)。當(dāng)前人們常用的存儲(chǔ)材料有磁性的存儲(chǔ)類型、鐵電存儲(chǔ)類型，鐵電存儲(chǔ)類型是應(yīng)用電讀電寫的原理，電讀取比較慢，但是寫入的比較快，磁性存儲(chǔ)器的原理是用磁寫也用磁讀，這樣使得讀取快反

2、而寫入慢了，假如使用多鐵材料做為記錄介質(zhì)的話能實(shí)現(xiàn)磁讀電寫的器件，這樣就實(shí)現(xiàn)了高速度的讀寫過程。另外，磁電材料也極有可能應(yīng)用在電場控制的磁共振裝置、多態(tài)的記憶元、由磁場來控制的壓電傳感器、電場控制壓磁傳感器、磁力成像技術(shù)和檢查、磁屏蔽多種領(lǐng)域。多鐵性文章對重要的科學(xué)內(nèi)涵、過渡族的金屬氧化物、ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)強(qiáng)關(guān)聯(lián)、電荷序、軌道序、自旋序、量子調(diào)控、疇工學(xué)等諸多問題具有重要意義。多鐵材料獨(dú)特的介電性、壓電性、光學(xué)等性質(zhì)表現(xiàn)出了豐富的物理

3、內(nèi)涵。所以，多鐵的研究即在理論上是具有重要的意義，在技術(shù)和應(yīng)用層面也有廣泛的應(yīng)用。
　　 本論文應(yīng)用了溶膠-凝膠法和固相反應(yīng)法分別了制備Ba(Ti1-xFex)O3和(Ba1-xNdx)(Ti0.85Fe0.15)O3兩個(gè)系列樣品，并對其結(jié)構(gòu)、磁性能和鐵電性能的研究和分析。
　　 對于Ba(Ti1-xFex)O3系列樣品而言，XRD測試表明:該系列樣品均呈單相六角結(jié)構(gòu)，且該系列樣品的晶胞體積隨著摻雜量x的增加而變大。當(dāng)摻

4、雜量x=0.15時(shí)，樣品出現(xiàn)明顯的磁滯現(xiàn)象，且矯頑力最大;當(dāng)Fe摻雜量到x=0.20時(shí)，樣品呈現(xiàn)順磁性。該系列樣品的電極化強(qiáng)度隨著鐵的摻雜量x的增加而增加;當(dāng)x=0.30時(shí)，電滯回線的形狀發(fā)生了明顯改變，且該時(shí)的電極化強(qiáng)度相比x=0.20時(shí)的數(shù)值增加了30倍。
　　 樣品(Ba1-xNdx)(Ti0.85Fe0.15)O3的XRD圖譜表明:當(dāng)摻雜量x=0.05時(shí)，樣品呈現(xiàn)六角和立方結(jié)構(gòu)共存的現(xiàn)象。而當(dāng)x≥0.15時(shí)，樣品為單相的

5、立方結(jié)構(gòu)。室溫下，當(dāng)摻雜量x=0.15時(shí)，樣品出現(xiàn)明顯的磁滯現(xiàn)象，矯頑力最大，且比Ba(Ti0.85Fe0.15)O3樣品的矯頑力數(shù)值明顯增大;10K時(shí)，(Ba0.85Nd0.15)(Ti0.85Fe0.15)O3樣品也出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象，且磁性較室溫增強(qiáng)。此外，對(Ba0.85Nd0.15)(Ti0.85Fe0.15)O3樣品M-T的測量表明:當(dāng)溫度在10K-25K之間時(shí)，樣品的磁化強(qiáng)度隨溫度的增加急劇下降;隨后，樣品的磁化強(qiáng)度變化趨勢是隨