【摘要】：鐵酸鉍材料是室溫下唯一一個具有鐵電性和反鐵磁性的單相多鐵性材料。由于其較高的鐵電居里溫度(Tc~1103K)和高的G型反鐵磁尼爾溫度(Tn~643K),因此鉍鐵氧體有望應(yīng)用于多鐵器件、存儲設(shè)備和光伏器件,因而受到國內(nèi)外科學(xué)研究者廣泛關(guān)注。雖然鐵酸鉍在理論計算上擁有較大的剩余極化強度,但是純鐵酸鉍在高溫?zé)Y(jié)過程中,由于鉍元素容易揮發(fā)以及三價鐵離子向二價鐵離子發(fā)生部分轉(zhuǎn)變,造成較多的氧空位產(chǎn)生,使得其漏電流較大;另外鐵酸鉍內(nèi)部的螺旋磁結(jié)構(gòu),使得磁矩被鎖定,不能表現(xiàn)出較大的磁性,因此實際應(yīng)用受到限制。通過離子摻雜可以很大程度改善這一情況。在這篇論文研究中,我們的專注點主要在于釔摻雜或釔與3d過渡金屬元素共摻雜來提高鐵酸鉍的性能。本論文研究工作主要如下:1,我們用溶膠凝膠法制備了純鐵酸鉍和摻釔系列樣品并研究了其結(jié)構(gòu)、形貌和多鐵性能。X射線衍射和掃描電子顯微鏡的測試結(jié)果表示隨著摻雜濃度的升高,晶體結(jié)構(gòu)會收縮,同時宏觀上粒徑減小。鐵電和鐵磁測試結(jié)果也表明摻雜明顯提高了鐵酸鉍的多鐵性能,并且最佳摻雜量是10%釔摻雜。2,同樣用溶膠凝膠法制備了釔和過渡金屬(鋅,鈷)共摻雜系列樣品,并且系統(tǒng)研究了其結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)、多鐵性能。對于鋅和釔共摻樣品,對樣品測試的X射線衍射譜進行里特伍德精修,摻雜樣品能很好地用兩相模型(菱形R3C和立方PM-3M)進行精修。其中鋅、釔共摻雜樣品的紫外可見光吸收光譜明顯向低波長方向移動,伴隨著帶隙的減小。最大的磁化強度發(fā)生在鋅摻2.5%和釔摻7.5%,這表明過量的摻雜會導(dǎo)致磁性的降低。單摻Co或單摻Y(jié)都能提高鐵酸鉍的鐵電和鐵磁性能,但是二者適量比例的二元共摻會更進一步提高鐵酸鉍的鐵電和鐵磁性能,這歸因于Y~(3+)和Fe~(3+)之間的鐵磁耦合及Fe~(2+)和Fe~(3+)之間的超交換作用。3,為了研究相變程度對鐵酸鉍結(jié)構(gòu)、光學(xué)、鐵電和鐵磁性能的影響,我們制備了釔和銪共摻雜樣品,我們選定A位摻雜總含量不變,改變摻雜的不同比例,來研究其相變情況及其性能變化。XRD精修數(shù)據(jù)表明銪摻雜含量相對較高時,菱形到立方的相變程度較大。從紫外可見光吸收光譜中,可以看出較小程度的相變時,在可見光范圍內(nèi)的吸收更大。相變程度對多鐵性的影響,我們做了較為系統(tǒng)的研究。研究發(fā)現(xiàn),電滯回線和漏電測試表明較小程度的相變可以很大程度改變鐵酸鉍的鐵電性能,通過對XPS測試分析鐵離子價態(tài),進一步驗證上述結(jié)果。鐵酸鉍的菱形相本身磁性很大,但是由于內(nèi)部的螺旋自選結(jié)構(gòu),磁化被鎖定,摻雜誘發(fā)了相轉(zhuǎn)變,釋放了磁化,磁性增強。
【圖文】：

圖 1.1 鐵電材料的電滯回線，鐵電晶體中存在許多均勻極化的地區(qū)稱為鐵電疇，在鐵電疇的同一方向?qū)R。晶體中有許多鐵電疇，彼此的分割界面稱為疇壁場時，鐵電疇在外場影響下會沿著施加的電場方向進行平行排列究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，溫度對鐵電材料的鐵電性有著很大的影響并且存電居里轉(zhuǎn)變溫度），比如當(dāng)外界溫度高于 Tc 時，晶體的內(nèi)部熱被打亂并且電疇會發(fā)生徹底的解體，，同時伴隨著鐵電性消失，鐵電相。還有，在轉(zhuǎn)變溫度附近，鐵電材料的其他性質(zhì)比如介電性很大的改變。是一種很重要的介電材料，它常應(yīng)用在鐵電存儲器、微波電路中等。高性能的鐵電材料具有廣泛應(yīng)用前景,一直是研究的熱點。很型鐵電材料的同時，也企圖考慮選取不同的鐵電材料進行復(fù)合形備方法，但是從研究結(jié)果看，對復(fù)合界面的理論研究也剛起步，

學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文 第 1.2 所示。在初始階段，M 隨著 H 的增加會呈現(xiàn)線性增加的關(guān)系，系；隨著磁場強度增加，其變化趨勢是非線性的 AB 段，磁場強關(guān)系。當(dāng)外加磁場強度從 Hs 開始逐漸減小時，磁化強度并不沿原下降。隨著外場的交變反復(fù)，磁化強度的路徑為 BCDEFGB 的環(huán)限溫度 T，也稱作為居里溫度 Tc，在這個溫度以下鐵磁體才表現(xiàn)這個溫度時，高溫使晶體材料中原子熱運動加劇，打破了磁矩的反鐵磁和順鐵磁之間的轉(zhuǎn)變溫度稱為奈爾溫度 Tn。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ135.32

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 南策文;;多鐵性材料研究進展及發(fā)展方向[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2015年04期

本文編號：2668844