BiFeO3納米顆粒和納米線的制備及摻雜對(duì)其物理性能影響的研究.pdf

1、作為一種同時(shí)具有室溫以上的鐵電居里溫度(TC～1103K)和磁轉(zhuǎn)變奈爾溫度(TN～643K)的單相多鐵性材料，BiFeO3近年來(lái)受到了人們的廣泛關(guān)注，究其原因主要是因?yàn)槠浯判院丸F電性之間存在耦合以及它們?cè)跀?shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳感器和自旋電子元件等領(lǐng)域潛在的巨大應(yīng)用價(jià)值。近幾十年來(lái)對(duì)BiFeO3材料的研究主要集中在元素?fù)诫s和納米材料上如納米顆粒、納米線、納米管、納米棒。本文主要通過溶膠-凝膠法制備低濃度Tb以及Ba、K元素在Bi位摻雜的BiFeO3

2、納米顆粒，對(duì)其多鐵性進(jìn)行測(cè)試與分析。且采用靜電紡絲法成功制備BiFeO3納米線，并對(duì)其物理性能進(jìn)行測(cè)試與分析。
　　通過溶膠-凝膠法成功制備Tb摻雜的BiFeO3納米顆粒。所有樣品均為菱方相，并隨著摻雜濃度的升高，顆粒尺寸發(fā)生了明顯減小。不同于塊體BiFeO3的弱鐵磁性，我們制備的納米顆粒表現(xiàn)出鐵磁性。1％Tb3+摻雜的樣品在50kOe磁場(chǎng)下的磁化強(qiáng)度為1.73emu/g，這與Lotey等人報(bào)道的10%Tb摻雜納米顆粒在相同磁場(chǎng)下

3、的磁化強(qiáng)度值相接近，甚至要高于有些文獻(xiàn)報(bào)道的10%Gd或15%Pr摻雜的BiFeO3納米顆粒的磁化強(qiáng)度值。XPS能譜分析表明高濃度的Fe3+是導(dǎo)致其磁性增強(qiáng)的一個(gè)重要原因。隨著Tb摻雜濃度提高，氧空位的減少使樣品漏電流減小，另外，樣品光學(xué)帶隙的減小主要是由于小顆粒表面不飽和鍵的增多使得能帶展寬。
　　接下來(lái)我們選取了異價(jià)的Ba2+和K1+來(lái)替代Bi3+，并且通過溶膠凝膠法制備了Bi0.9-xBa0.1KxFeO3(x=0,0.01

4、,0.02)納米顆粒，Ba的主要作用是穩(wěn)定BiFeO3的相與此同時(shí)抑制在燒結(jié)過程中Bi的揮發(fā)，所有樣品都表現(xiàn)出了鐵磁性，隨著K1+摻雜濃度的升高，樣品的磁性也逐漸提高，這主要?dú)w功于減小的Fe-O-Fe鍵角。我們還對(duì)所有樣品進(jìn)行了紫外吸收譜的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)所有樣品的帶隙值沒有發(fā)生很明顯的變化，這主要是增加的氧空位數(shù)量與減小的Fe-O-Fe鍵角共同作用的結(jié)果。
　　最后，采用靜電紡絲法成功制備了不同退火溫度(400℃、500℃、600℃)