鐵酸鉍基多鐵材料的磁性增強及微波介電性能的研究.pdf

1、BiFeO3(BFO)，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一一種在室溫以上同時具有鐵電性和反鐵磁性的單相多鐵性材料，它的居里溫度和反鐵磁奈爾度都遠高于室溫，分別是830℃和370℃[1]，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。純相的鐵酸鉍具有ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)屬于R3c空間群。由于鐵酸鉍具有周期為62nm的螺旋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其在宏觀上只顯示出很弱的磁性。因此，提高BFO的磁性具有重要意義，而且由于BFO同時呈現(xiàn)鐵電性和鐵磁性，有利于電磁匹配，在微波吸收方面具有重要應(yīng)用潛力。

2、
　　 本論文主要開展了鐵酸鉍基多鐵材料的制備、磁性、介電性能和微波吸收特性的研究，確定了溶膠凝膠法制備鐵酸鉍基多鐵性納米材料的最佳工藝，有效抑制了Bi2F4O9和Fe3O4雜質(zhì)，縮短了實驗周期。系統(tǒng)研究了A位摻雜元素(主要包括Ho、Er、Ca)和B位摻雜元素(主要包括Mg、 Ni、Zn、Zr)對BFO的結(jié)構(gòu)、磁性、介電性能和微波吸收性能的影響。
　　 不同的元素摻雜會導(dǎo)致不同的BFO結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，其中Ho、Er、Zn摻

3、雜會使BFO的X射線衍射峰主峰產(chǎn)生一定的偏移;Ca、Mg、 Ni、Zr摻雜會使BFO的某些相鄰的峰合并成一個。替位摻雜使材料的飽和磁化強度增強最大的摻雜元素是Mg，其次是Er、Ho、Ni、Zn。Mg摻雜BFO表現(xiàn)出的鐵磁性已經(jīng)完全突破了BFO多鐵性應(yīng)用中的弱磁瓶頸，發(fā)現(xiàn)對Mg摻雜BFO的磁性增強起主導(dǎo)作用的是Fe-O鍵長與鍵角的改變增強了Fe-O-Fe的間接交換作用。
　　 在微波介電性能方面，通過元素替位摻雜實現(xiàn)了BFO介電常

4、數(shù)的調(diào)控，初步揭示了介電常數(shù)調(diào)控機理。其中，Ca替位Bi可以極大的增加BFO的介電常數(shù)，而Mg、Zn、Ni元素替位Fe可以有效的降低BFO的介電常數(shù)。并通過高溫介電損耗的研究，揭示了元素摻雜的損耗機制。在微波反射率方面，Er、Ca元素摻雜BFO材料摻雜之后的微波吸收峰向低頻方向移動。Zn、Mg、 Ni元素摻雜BFO材料摻雜后的微波吸收峰則向高頻方向移動。使BFO材料的微波吸收性能增強最大的摻雜元素是Zn，其次是Mg和Ca，最弱的是Ni。