強磁性鐵酸鉍基磁電復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的進步和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步發(fā)展，對器件微型化、集成化的要求越來越高，單一性能的材料很難滿足現(xiàn)代化功能器件的要求。為了研制能同時實現(xiàn)多種功能的新型器件，這就需要發(fā)展同時具有兩種或兩種以上功能的新型材料，以研制能同時實現(xiàn)多種功能的新型器件，多鐵材料就是其中一種典型的代表材料，多鐵材料是一種同時具有鐵電性，鐵磁性或鐵彈性的材料，并且具有極化和磁化的相互作用所產(chǎn)生的磁電耦合效應(yīng)，是一種兼具鐵電材料和鐵磁材料優(yōu)點于一身的新型材料，在設(shè)

2、計和研發(fā)新型高密度儲存器件、自旋電子器件、磁電耦合傳感器件等方面都有廣泛的應(yīng)用前景。其中BiFeO3是一種典型的單相多鐵材料，高的居里溫度和奈爾溫度使得BiFeO3成為少數(shù)在室溫下同時具有鐵電性和鐵磁性的多鐵材料之一，但是由于Bi容易揮發(fā)導致難以獲得純相的BiFeO3、漏電流較大導致鐵電性難以測量、BiFeO3特殊的G型反鐵磁結(jié)構(gòu)導致宏觀尺寸的BiFeO3在室溫下表現(xiàn)出很弱的反鐵磁性，這些嚴重限制了BiFeO3的實際應(yīng)用。相比純相BiF

3、eO3材料，固溶摻雜以及與強磁性材料復合可顯著提高其鐵電、介電以及鐵磁性。
　　本論文選擇La0.1Bi0.9FeO3-BaTiO3(LBFO-BT)為鐵電相，CoFe2O4(CFO)和NiFe2O4(NFO)為強磁相，采用溶膠-凝膠原位復合法一步制備LBFO和LBFO-BT基磁電復合粉體，將所制備的LBFO-BT基復合粉體采用固相燒結(jié)方法燒結(jié)獲得LBFO-BT基磁電復合陶瓷。采用X射線衍射儀(XRD)與拉曼光譜儀(Raman S

4、pectra)對試樣進行物相分析;采用掃描電子顯微鏡(SEM)對試樣的微觀形貌進行分析;采用阻抗測試儀對試樣的介電性能進行研究;用振動樣品磁強計(VSM)對樣品磁性能進行分析研究。
　　本論文包括以下實驗:
　　(1)采用溶膠-凝膠原位復合法一步制備LBFO/CFO磁電復合粉體和LBFO-BT/CFO磁電復合粉體，研究不同煅燒溫度與不同CFO配比對磁電復合粉體物相組成的影響。最終研究了試樣的相組成，形貌，磁性能。X射線衍射和

5、拉曼光譜分析表明實驗制備了高純度的LBFO/CFO和LBFO-BT/CFO復合粉體。掃描電子顯微鏡和能譜分析表明所有試樣中兩相分布非常均勻。磁性能分析表明LBFO/CFO和LBFO-BT/CFO復合粉體的飽和磁化強度(Ms)和剩余磁化強度(Mr)均隨著CFO含量的增加而增大。
　　采用固相燒結(jié)法，將所制備的LBFO-BT/CFO磁電復合粉體燒結(jié)為LBFO-BT/CFO磁電復合陶瓷。背散射分析表明，LBFO-BT/CFO復合陶瓷物相

6、組成清晰，兩相分布均勻、燒結(jié)致密。所有LBFO-BT/CFO磁電復合陶瓷的磁滯回線均很光滑，隨著CFO含量的增加，所有復合材料的飽和磁化強度以及剩余磁化強度均明顯增大;介電性能分析表明隨著CFO含量的增加LBFO-BT/CFO磁電復合陶瓷的介電常數(shù)有所下降，介電損耗角正切值逐漸增大。
　　(2)采用溶膠-凝膠原位復合法一步制備LBFO/NFO磁電復合粉體和LBFO-BT/NFO磁電復合粉體，研究不同煅燒溫度與不同NFO配比對LBF

7、O/NFO磁電復合粉體和LBFO-BT/NFO磁電復合粉體物相組成的影響。最終研究了試樣的相組成，形貌，磁性能。X射線衍射和拉曼光譜分析表明實驗制備了高純度的LBFO/NFO和LBFO-BT/NFO復合粉體。掃描電子顯微鏡和能譜分析表明所有試樣中兩相分布非常均勻。磁性能分析表明LBFO/NFO和LBFO-BT/NFO復合粉體的飽和磁化強度(Ms)隨著NFO增加而增大。
　　采用固相燒結(jié)法，將所制備的LBFO-BT/NFO磁電復合粉