BiFeO3多晶納米顆粒的二元摻雜制備及性能研究.pdf

1、多鐵性材料是指在同一個相中同時具有鐵電性(反鐵電性)、鐵磁性(反鐵磁性)和鐵彈性(反鐵彈性)中兩種或以上性質(zhì)的功能材料。多鐵磁電材料中鐵電性和鐵磁性共存，形成磁電耦合效應(yīng)(ME)。使其在磁電存儲器、自旋電子器件和傳感器等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。BiFeO3的反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度(TN~640K)和鐵電轉(zhuǎn)變溫度(TC~1100K)都高于室溫，因此在室溫下能同時表現(xiàn)出鐵電性和反鐵磁性。然而，單相樣品制備難、較大的漏電流和較小的鐵磁性阻礙BiFeO

2、3的磁電耦合效應(yīng)的實現(xiàn)。我們通過A位和B位離子摻雜觀察 BiFeO3結(jié)構(gòu)相變、形貌、光學(xué)、鐵電和鐵磁性能。
　　本文的研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下：
　　1.通過溶膠凝膠方法合成了 BiFeO3(BFO)、 Bi0.8Er0.2FeO3(BEFO)、Bi0.8Er0.2Fe0.9Mn0.1O3(BEFMO)和Bi0.8Er0.2Fe0.9Co0.1O3(BEFCO)納米顆粒。掃描電子顯微鏡(SEM顯示BFO顆粒的平均尺寸約為200

3、 nm，BEFO的顆粒小于100 nm，BEFMO和BEFCO顆粒小于60 nm。測量了樣品的X射線衍射光譜并利用Jade軟件進行分析。BFO為菱方相(R3c)，BEFO、BEFMO和BEFCO為正交相(Ib mm)。摻雜樣品尺寸的減小及結(jié)構(gòu)改變增強了鐵電性和鐵磁性，并且呈現(xiàn)一致的變化規(guī)律。摻雜樣品中的缺陷偶極子復(fù)合物(DDCs)有利于增強鐵電性。樣品 BEFMO表現(xiàn)出最高的飽和磁化強度( Ms)和剩余磁化強度值( Mr)，這可能是由于

4、鐵磁疇和反鐵磁疇的交換相互作用。
　　2.通過溶膠凝膠法制得純的BiFeO3及Mn、Zn摻雜的BiFeO3。X射線衍射、拉曼光譜和傅里葉變換紅外光譜表明摻雜導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相變。利用Fullpro f軟件對X射線衍射光譜進行了分析。摻雜5％和10%Zn的微晶呈現(xiàn)菱形對稱結(jié)構(gòu)(R3c)。摻雜5%Mn的同時含有菱形(R3c)和四角結(jié)構(gòu)(P4mm)，10%Mn的樣品只包含四角結(jié)構(gòu)(P4/mbm)。與純的BiFeO3相比，Mn-Zn摻雜樣品在紫外