BiFeO3基多鐵材料的磁電特性.pdf

1、BiFeO3作為室溫多鐵材料已經(jīng)成為多鐵材料的研究熱點(diǎn)。室溫下BiFeO3材料存在鐵電有序和G型反鐵磁有序特性，這種序結(jié)構(gòu)使得電場(chǎng)能夠調(diào)控磁性，磁場(chǎng)能夠調(diào)控電性，使得BiFeO3材料具有磁電耦合效應(yīng)，從而在光電器件方面具有潛在的應(yīng)用。本論文就從A、B位摻雜改性出發(fā)，探究了其高頻磁電特性。具體工作如下:
　　通過(guò)溶膠-凝膠法制備了BFO納米材料，通過(guò)XRD表征了其物相結(jié)構(gòu)，樣品在550℃下退火1.5h能夠制備出單相。室溫下，BFO樣

2、品表現(xiàn)出鐵磁性，矯頑場(chǎng)為175Oe，剩余磁化強(qiáng)度為0.25emu/g，飽和磁化強(qiáng)度為1.17emu/g;室溫下測(cè)量了樣品的鐵電性，外加電場(chǎng)為65kv/cm時(shí)，剩余極化強(qiáng)度達(dá)到0.17μC/cm2，矯頑場(chǎng)為34kv/cm;微波頻段下，樣品電磁參數(shù)隨頻率的變化呈現(xiàn)共振型頻譜;厚度為3mm的BFO樣品吸波性能最好，在頻率13GHz處吸收峰值為-11dB;頻率為13.52GHz下，外加磁場(chǎng)使介電常數(shù)實(shí)部從3.6增大到4.1，增加了13.8％，而

3、磁導(dǎo)率實(shí)部則從1.375下降到1.175左右，外加磁場(chǎng)對(duì)BFO樣品的電性能影響非常明顯，揭示了高頻下BFO樣品存在磁電耦合效應(yīng)。
　　通過(guò)溶膠-凝膠法制備了Bi1-xNdxFeO3(x=0.05，0.1，0.15)納米材料，XRD圖譜表明，隨著摻雜量的增加，樣品結(jié)構(gòu)由菱形鈣鈦礦轉(zhuǎn)變?yōu)檎烩}鈦礦;Nd摻雜后BFO樣品的鐵電性、鐵磁性均得到改善;高頻下，電磁參數(shù)隨頻率的變化關(guān)系呈現(xiàn)共振型;摻雜后的三個(gè)樣品中，BNFO-2樣品表現(xiàn)出最好

4、的吸波性能，在11.7GHz下吸收峰值達(dá)到-16dB;外加磁場(chǎng)下，在頻率11.52GHz時(shí)觀察到樣品BNFO-2磁導(dǎo)率實(shí)部隨著外加磁場(chǎng)的增大而降低，由1.56下降到1.48，此時(shí)樣品的介電常數(shù)實(shí)部則隨著磁場(chǎng)的增大而增大，從3.1增加到3.6，外加磁場(chǎng)對(duì)樣品的電性能產(chǎn)生了影響，從而說(shuō)明高頻下BNFO-2樣品具有磁電耦合現(xiàn)象。
　　通過(guò)溶膠-凝膠法制備了Bi1-xSmxFeO3(x=0.04，0.08，0.12)納米材料，XRD圖譜表

5、明，隨著摻雜量的增加，樣品結(jié)構(gòu)由菱形鈣鈦礦轉(zhuǎn)變?yōu)檎烩}鈦礦;室溫下磁滯回線表明，與BFO樣品相比BSFO-2樣品的飽和磁化強(qiáng)度增大，矯頑場(chǎng)變小;微波頻段下，BSFO-3樣品表現(xiàn)出最好的吸波性能，在11.22GHz處吸收峰值達(dá)到-14dB;頻率為9.44GHz時(shí)，在外加磁場(chǎng)下觀察到樣品BSFO-3的介電常數(shù)隨著外加磁場(chǎng)的增大而增大，由4.32增大到4.6，磁導(dǎo)率則由1.595減小到1.55，外加磁場(chǎng)對(duì)樣品的電性能產(chǎn)生了影響，高頻下樣品BS

6、FO-3具有磁電耦合性質(zhì)。
　　通過(guò)溶膠-凝膠法制備了Bi0.96Sm0.04Fe1-xMnxO3(x=0.05，0.1，0.15)納米材料。室溫下，BSFMO樣品表現(xiàn)出鐵磁性，樣品BSFMO-2的飽和磁化強(qiáng)度大約是樣品BFO的3.6倍，剩余磁化強(qiáng)度是樣品BFO的2.7倍，室溫下樣品表現(xiàn)出鐵電性，樣品BSFMO-2的剩余極化強(qiáng)度是0.23μC/cm2，矯頑場(chǎng)為18kv/cm;微波頻段下，樣品BSFMO-2表現(xiàn)出最好的吸收特性，在頻