多鐵性BiFeO3陶瓷中的應(yīng)力與鐵電鐵磁疇相互作用機制研究.pdf

1、本文采用均相共沉淀法合成純相BiFeO3粉體,氧氣保護氣氛下,無壓燒結(jié)制備BiFeO3陶瓷,分析應(yīng)力對鐵電鐵磁疇相互作用機制的影響。測量BiFeO3陶瓷的磁滯回線、電滯回線以及介電常數(shù),分析材料內(nèi)部雜質(zhì)、缺陷等對鐵電鐵磁性能的影響。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)觀測鐵電疇形貌,分析雜質(zhì)產(chǎn)生的應(yīng)力對鐵電疇的影響。采用原子力顯微鏡(AFM)觀測鐵磁疇的形貌,以及在磁場作用下的鐵磁疇形貌的變化。
　　研究表明,B

2、iFeO3陶瓷中含有71o、o109以及o180電疇,電疇位于晶粒內(nèi)部,不能穿越晶界、雜質(zhì)等缺陷,疇壁釘扎在缺陷處。晶粒尺寸大小影響電疇的寬度以及電疇面密度,對不同類型電疇的影響不同。180o電疇的疇寬D與晶粒尺寸g的平方根成正比,電疇面密度r隨晶粒尺寸g的增加而增加。71o疇以及o109疇的疇寬D隨晶粒尺寸g的增加而增加,電疇面密度r隨晶粒尺寸g的增大而減小。計算出BiFeO3陶瓷中應(yīng)變大小為0.2849％,應(yīng)力為4.5′108N。材

3、料內(nèi)部應(yīng)力的存在,導(dǎo)致電疇寬度和電疇面密度發(fā)生改變。
　　BiFeO3陶瓷磁疇為片形疇,磁疇寬度為1.7μm,磁疇長度為10μm-15μm。磁疇跨越晶界、雜質(zhì)等缺陷,疇壁釘扎在缺陷處。磁疇的疇壁能較小,疇壁能密度2gw=5.4′10-9J/m,疇壁能Fw(D)=22.6′10-6J/m,總自由能F=25.2′10-6J/m。與BiFeO3薄膜相比,疇壁能密度較低。外加磁場使磁矩發(fā)生轉(zhuǎn)動、疇壁產(chǎn)生位移,導(dǎo)致磁疇平直,沿外場方向分布。