不同尺度下的鐵酸鉍材料的制備及多鐵性和電輸運(yùn)性質(zhì)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、多鐵性材料,被定義為材料至少擁有鐵電,鐵磁和鐵彈性中至少兩種性質(zhì)。鐵酸鉍(BiFeO3,BFO)作為一種典型的多鐵性材料,基于它高鐵電居里溫度(TC~1103K)和高反鐵磁尼爾溫度(TN~643K),有望應(yīng)用于傳感器、存儲(chǔ)器和非線性光學(xué)器件等器件,成為備受關(guān)注的研究對(duì)象。鐵酸鉍的鐵電序來源于Bi3+離子的6s孤對(duì)電子的畸變,G型反鐵磁序則來源于Fe3+離子的62nm周期的自旋擺線結(jié)構(gòu)的調(diào)制。當(dāng)前,一些問題的存在限制了塊體鐵酸鉍材料的應(yīng)用

2、,例如雜相的出現(xiàn)、漏電流太高以及鐵電轉(zhuǎn)換溫度差異過大等,此外,傾斜G型反鐵磁結(jié)構(gòu)所可能獲得的非零剩余磁化(Mr)也會(huì)被62nm周期的自旋擺線結(jié)構(gòu)的調(diào)制作用而抵消。為了改善這些問題,本論文采取了兩項(xiàng)嘗試,以改變材料的物性,即摻雜進(jìn)入少量異價(jià)離子進(jìn)入鐵酸鉍塊體材料,及制備尺度更小的納米級(jí)別的鐵酸鉍材料。
  首先,我們用改良的固相反應(yīng)法,制備出了Ba2+和Ta5+共摻雜的鐵酸鉍陶瓷材料。X射線衍射結(jié)構(gòu)分析表明樣品具有菱方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。隨

3、著Ta5+摻雜量的增加,介電常數(shù)和漏電流強(qiáng)度都有不同程度的減少。并且,樣品漏電流測(cè)試中出現(xiàn)了清晰的閾開關(guān)效應(yīng)。對(duì)所有樣品進(jìn)行阻抗分析,發(fā)現(xiàn)樣品的電阻性主要取決于晶粒效應(yīng)。
  其次,我們用溶膠-凝膠方法制備出純的和摻雜異價(jià)離子Ca2+的鐵酸鉍納米顆粒。通過透射電鏡分析,可以看到樣品尺寸大約在25-140nm之間。通過可見-紫外光漫反射數(shù)據(jù)分析,得知隨著Ca摻雜量的增加,鐵酸鉍納米顆粒的光學(xué)帶隙從2.16eV下降到2.02eV,其主

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