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1、多鐵性材料,由于同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性使其在信息存儲(chǔ)、自旋電子器件等方面有著潛在的應(yīng)用。作為一種典型的單相多鐵性材料,BiFeO3是少數(shù)在室溫下同時(shí)具有鐵電性和磁性的材料之一(奈爾溫度為673 K,鐵電居里溫度為1103K),是最具有可能在室溫下實(shí)現(xiàn)磁電耦合效應(yīng)應(yīng)用的主要候選材料而受到廣泛關(guān)注。但是,目前在BiFeO3的研究中,仍然存在幾個(gè)難點(diǎn)需要克服,這主要包括其較大的漏電流和具有空間周期調(diào)制的螺旋磁結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其宏觀磁性的消失。
2、 本文主要研究了BiFeO3的磁性,通過離子摻雜抑制螺旋磁結(jié)構(gòu)而使其磁性增強(qiáng),同時(shí)研究了BiFeO3納米尺度的奇特磁性。本論文采用改性溶膠凝膠技術(shù),分別制備出單相BiFeO3、Bi1-xCaxFeO3和Bi1-xLaxFeO3,并采用綜合熱分析儀(TG)、X一射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、阻抗分析儀等分析測(cè)試手段研究了樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、宏觀和微觀磁性等。 主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
3、 1.以聚乙烯醇(PVA)為分散劑,采取快速燒結(jié)工藝用溶膠一凝膠法制備出了單相BiFeO3陶瓷,與傳統(tǒng)的固相燒結(jié)方法相比,溶膠一凝膠法為BiFeO3制備提供了一種簡(jiǎn)單易行的途徑。經(jīng)VSM測(cè)試得出所制備的BiFe03室溫下并未表現(xiàn)出弱鐵磁磁性,和文獻(xiàn)報(bào)道一致。 2.以乙二胺四乙酸(EDTA)為絡(luò)合劑制備出了多晶BiFeO3納米顆粒。通過SEM形貌分析觀測(cè)到分散均勻的近似方形顆粒,尺寸在110nm-160nm之間;通過對(duì)不同晶粒尺
4、寸的磁滯回線分析,與M-H為線性關(guān)系的塊體BiFeO3相比,隨著顆粒尺寸的減小BiFeO3的磁性增強(qiáng),這是由于顆粒尺寸的減小導(dǎo)致螺旋磁結(jié)構(gòu)周期(62 nm)被破壞,因而BiFeO3納米顆粒在室溫下能夠表現(xiàn)出磁性。 3.制備了Bil-xCaxFeO3和Bil-xLaxFeO3樣品,研究了Ca和La摻雜對(duì)BiFeO3結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)Ca摻雜量為10%時(shí),樣品的結(jié)構(gòu)由菱形鈣鈦礦結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苯Y(jié)構(gòu),Ca和La對(duì)Bi位的取代有效阻止
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