gd摻雜的多鐵性陶瓷bifeo_鐵酸鉍

1、Gd摻雜的多鐵性陶瓷摻雜的多鐵性陶瓷BiFeO_鐵酸鉍鐵酸鉍BiFeO3是一種具有扭曲鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(R3c空間群)的單相磁電材料，室溫下同時(shí)具有鐵電(TC=830℃)與G型反鐵磁(TN=370℃)有序，是少數(shù)在室溫下同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性的多鐵性材料之一。BiFeO3中鐵電性和鐵磁性的共存使其在信息存儲(chǔ)、磁電傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?？茖W(xué)家雖然很早就發(fā)現(xiàn)了BiFeO3中鐵電與鐵磁性的共存態(tài)，但在傳統(tǒng)固相反應(yīng)法制備的樣品中易出現(xiàn)Bi2

2、Fe4O9和Bi25FeO39等雜相，致使樣品的漏導(dǎo)增大，鐵電性能降低大大限制了其應(yīng)用前景。此外，從磁性與晶體對(duì)稱性關(guān)系考慮，BiFeO3特有的自旋螺旋G型反鐵磁結(jié)構(gòu)，只允許弱鐵磁性的產(chǎn)生而同時(shí)具有較強(qiáng)的鐵電性與鐵磁性是作為新型記憶材料和電容電感一體化的關(guān)鍵所在，純的BiFeO3顯然不能滿足這一要求，因此要BiFeO3走向應(yīng)用，就必須增強(qiáng)其鐵電性與鐵磁性，同時(shí)減少其高漏導(dǎo)。為了改善BiFeO3陶瓷的多鐵性能學(xué)者們主要從兩個(gè)方面進(jìn)行了研究

3、:一是將BiFeO3陶瓷與其他具有強(qiáng)鐵電性的鈣鈦礦材料復(fù)合（與PbTiO3、BaTiO3等[13]復(fù)合，形成二元或三元固溶體體系）從而破壞其特有的自旋螺旋反鐵磁結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其多鐵性；二是用稀土元素對(duì)A、B位進(jìn)行離子摻雜用La3，Nd3鐵酸鉍，Sm3等[46]離子替代晶體中的A位Bi3離子或用Co3，Ti4，Zr4等[79]磁性或非磁性離子替代B位Fe3以抑制氧空位的生成同時(shí)破壞其反鐵磁結(jié)構(gòu)改善多鐵性能。關(guān)于Gd摻雜的BiFeO3陶瓷研究已

4、RenishawR1000型共焦顯微Raman光譜儀；磁性能測試?yán)肞PMS9型物理性質(zhì)測試系統(tǒng)(QuantumDesign公司美國)。3結(jié)果與討論3.1Bi1xGdxFeO3陶瓷樣品XRD圖譜研究圖1為Bi1xGdxFeO3陶瓷樣品的XRD圖譜，由圖可知，所有的樣品均為ABO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。對(duì)于摻雜為x=00.05的樣品在2為28附近有少量的雜峰存在，經(jīng)分析此處雜質(zhì)為Bi2Fe4O9與Bi25FeO40，這與其它文獻(xiàn)中報(bào)道的情況相似[

5、1516]。且隨著摻雜量的增大，雜峰逐漸消失，說明Gd的取代可以有效抑制雜相的生成。單相BiFeO3室溫下具有三角晶系鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，當(dāng)半徑更小的Gd3（0.938）取代半徑較大的Bi3（1.032）后，將轉(zhuǎn)變?yōu)檎痪碘}鈦礦結(jié)構(gòu)，這在圖中x=0.150.20樣品中已明顯出現(xiàn)，與其它文獻(xiàn)報(bào)道相似[1013]，如圖1(b)、(c)所示，在25、33附近鐵酸鉍，新的衍射峰出現(xiàn)，且隨著摻雜量的增大而增強(qiáng)。圖1(a)Bi1xGdxFeO3陶瓷樣品的