Dy和Co對BiFeO3陶瓷特性和磁相變溫度Tc的影響.pdf

1、本論文我們通過對鈣鈦礦結(jié)構(gòu)BiFeO3陶瓷材料進(jìn)行A、B位的替代摻雜，研究了Dy、Co共摻對其陶瓷特性和磁相變溫度Tc的影響。實(shí)驗(yàn)采用快速液相燒結(jié)法制備BiFeO3和A位Dy摻雜、B位Co摻雜的系列陶瓷樣品Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3(x=0、0.05、0.1、0.15)。采用DX-2000X射線衍射對樣品進(jìn)行XRD物相檢測，利用掃描電鏡(SEM)對樣品微觀形貌進(jìn)行分析，采用物性測量系統(tǒng)(VersaLab，Quantum

2、Design)對樣品的磁特性及磁矩隨溫度的變化進(jìn)行了測量與分析。研究結(jié)果表明:
　　 (1)X射線衍射研究表明:采用快速液相燒結(jié)法制備的BiFeO3陶瓷樣品，在2θ=28-30°之間發(fā)現(xiàn)有雜相Bi2Fe4O9衍射峰的存在。隨著Dy3+的摻雜Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3(x=0.05、0.1、0.15)樣品的XRD衍射圖譜中雜相Bi2Fe4O9衍射峰均消失，當(dāng)再次摻雜過渡金屬Co3+時，B10.95Dy0.05Fe

3、1-xCoxO3，x=0.05、0.1、0.15)系列陶瓷樣品的衍射圖譜中雜相峰均消失。所有樣品的主衍射峰與純相BiFe03的主衍射峰相吻合且具有良好的晶體結(jié)構(gòu)，隨著Co3+摻雜量的增大，樣品的主衍射峰(104)與(110)逐漸相互重疊，當(dāng)摻雜量x＞0.05時，樣品呈現(xiàn)正方晶系結(jié)構(gòu);
　　 (2)掃描電鏡(SEM)對樣品微觀形貌分析的結(jié)果表明:Dy3+、Co3+共摻雜使樣品的晶粒尺度和微觀形貌發(fā)生明顯的變化，從圖中可以清楚看到D

4、y3+、Co3+共摻雜使BiFeO3陶瓷樣品的晶粒尺度由原來的3-5μm減小到1μm。樣品晶粒形貌由原來的橢圓石頭逐漸趨于方形，同時Co3+被晶粒BiFeO3所分割，形成較細(xì)的晶粒結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)較多的晶界。對于所有樣品，其電阻率都隨著晶界的增加而增大，這表明摻雜將有望減小BiFeO3陶瓷樣品的的漏導(dǎo)電流密度，提高其介電和鐵電性能。
　　 (3)物性測量系統(tǒng)(VersaLab，QuantumDesign)對樣品的磁特性及磁矩隨溫度的變

5、化測量與分析結(jié)果表明:室溫下，BiFeO3樣品表現(xiàn)出較弱的鐵磁特性，并且所有樣品在室溫下具有完整的磁滯回線，隨著摻雜量的增加，磁滯回線逐漸趨于飽和，這表明隨著Dy3+、Co3+的共摻雜，BiFeO3系列陶瓷樣品的鐵磁性顯著提高。尤其是在外加磁場為30kOe的作用下，Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3(x=0.05，0.1，0.15)樣品的剩余磁化強(qiáng)度Mr分別為0.43、0.489、0.973emu/g，飽和磁化強(qiáng)度Ms分別為0

6、.77、1.65、3.08emu/g。
　　 (4)BiFeO3和Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3樣品磁矩M隨著溫度T的升高而逐漸減小，Dy摻雜使BiFe03樣品的奈爾溫度TN由644K升高到652K，而居里溫度T?；緵]有變化，其主要原因是BiFeO3晶體結(jié)構(gòu)和Dy3+_Fe3+之間較弱的交換作用的結(jié)果。Dy、Co共摻雜導(dǎo)致BiFeO3樣品磁相變溫度Tc由870K降低到780K，其居里溫度Tc變化主要取決于Fe-O