鈣鈦礦納米材料的磁性與其他性質(zhì)研究.pdf

1、鈣鈦礦型氧化物ABO3(A為較大半徑陽離子如Na+、K+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、稀土離子等，B為較小半徑陽離子如Ti4+、Nb5+、Mn4+、Fe3+、Tb4+、Zr4+等)由于其獨特的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性而在許多領(lǐng)域都有極其重要的用途。尤其其磁性能、氣敏性能、多鐵性能近來受到廣大科研工作者的青睞。
　　 磁電多鐵性材料是指在一定溫區(qū)內(nèi)同時具有鐵電（反鐵電）序和鐵磁（反鐵磁）序的材料。這兩種有序之間的耦合作用是研究的熱點

2、。但是鈣鈦礦型氧化物要產(chǎn)生自發(fā)極化，必須破壞中心對稱，這就要求有空的3d殼層，但是只有部分填充的3d軌道才可以導(dǎo)致磁有序。而研究發(fā)現(xiàn)納米材料內(nèi)部的固有缺陷如氧空位等可以使體系表現(xiàn)出d0磁性。論文研究了鐵電材料PZT的室溫鐵磁性與磁介電耦合效應(yīng)。
　　 鈣鈦礦型稀土正交鐵氧體NdFeO3室溫時為反鐵磁體，巾予衍射結(jié)果表明，涅爾溫度為760K。體系巾存在兩種磁性離子:Nd3+和Fe3+;三種交換相互作用:Fe-Fe、Nd-Fe和Nd

3、-Nd。正是由于這三種相互作用機制間的競爭，使得體系磁性能復(fù)雜多變。為了清晰認識NdFeO3體系的磁性能，論文巾對其進行了研究。同時我們還研究了其介電性能。
　　 與單一的金屬氧化物相比，鈣鈦礦型氧化物對氣體的靈敏性、選擇性以及工作溫度等可以通過改變A、B位置的金屬元素來實現(xiàn)，也可以通過摻雜來實現(xiàn)，具有很大的靈活性。其中研究最多的是RFeO3（R代表稀土離子），又常以低價陽離子元素如Ca、Sr、Ba、Pb等來部分替代R的位置。論

4、文研究了Nd1-xCaxFeO3納米晶體系的氣敏性能。
　　 論文的工作主要得到如下結(jié)論:
　　 1.空間結(jié)構(gòu):采用溶膠-凝膠法制備PbZr0.1Ti0.9O3，PbZr0.2Ti0.8O3，Nd1-xCaxFeO3(x=0，0.1，0.2，0.3，0.4)納米晶材料，在制備PZT系列時考慮到Pb組分在燒結(jié)巾的揮發(fā)損耗，我們在實驗過程中加入了過量3％的乙酸鉛。通過X光譜分析，制得的納米晶材料皆為單一、穩(wěn)定的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。<

5、br>　　 2.采用溶膠-凝膠法制備的PbZr0.1Ti0.9O3和PbZr0.2Ti0.8O3納米晶材料，在室溫下，測試到了較弱的鐵磁性。鐵磁性可能源于樣品中存在的氧空位。我們分別在PbZr0.1Ti0.9O3圓薄片(1150℃下煅燒2h)和PbZr0.2Ti08O3圓薄片(1000℃下煅燒1h)中同時測試到鐵電性和鐵磁性。我們還觀測到PbZr0.1Ti0.9O3圓薄片的磁介電效應(yīng)，且△ε/εr(0）=18.3％;而在PbZr0.2

6、Ti0.8O3圓薄片中，△ε/εr(0)的值達到了25.3％。
　　 3.將溶膠-凝膠法制得的NdFeO3納米晶粉體壓片，在1000℃煅燒1h。50K時測得的磁滯回線既有反鐵磁性同時有弱鐵磁性，而在4K和300K下樣品為本征的反鐵磁性。同時NdFeO3樣品介電常數(shù)隨溫度變化的曲線，在50K～125K范圍內(nèi)出現(xiàn)了峰值。
　　 4.Ca的摻雜降低了Nd1-xCaxFeO3基氣敏元件的電阻，改善了其氣敏特性。其中Nd0.9Ca