多鐵性材料BiFeO-,3-及其摻雜改性研究.pdf

1、蘭州大學博士學位論文多鐵性材料BiFeO及其摻雜改性研究姓名：魏杰申請學位級別：博士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導教師：薛德勝20080601量，從而大大抑制氧缺陷的產生，最終降低薄膜的漏電流，改善鐵電性能，這一結論可以得到X光電子能譜測試結果的有力支持。漏電流的降低使得壓摻雜BiFe03薄膜的鐵電性能得到進一步改善；Zr摻雜BiFe03薄膜的磁滯回線顯示，隨著zr摻雜量的增加，薄膜的磁性有所增強。這種磁性的增強可能來源于BiFe03的螺旋磁結構

2、受到破壞，因為zr摻雜BiFe03薄膜的厚度都在70nm左右，接近于BiFe03的螺旋磁結構周期(62rim)，這種周期螺旋磁結構受到破壞，因而薄膜的磁性得到增強，但是這種磁性顯示出超順磁行為。在大多數的BiFe03薄膜中只顯示出類似超順磁性，為了真正實現BiFe03薄膜的室溫鐵電和磁性共存，我們在Bit囑SrxFeo8MB0203系列陶瓷的基礎上，利用溶膠凝膠涂膜技術成功制備出磁性和鐵電性共存的BilxSrxFeo8Mno203系列薄

3、膜。磁性測量結果顯示出，薄膜的磁性得到極大地增強，而且這種增強的磁性明顯區(qū)別于先前的BiFe03薄膜的超順磁性，顯示出不為零的剩余磁化和矯頑場；同時，由于sr替代Bi減少了氧缺陷的產生，導致Bil哦SrxFeo8lVlno20a系列薄膜的漏電流和鐵電極化性能都得到明顯的改善，因而在BilxSrxFeo8MIlo203系列薄膜中真正實現了室溫鐵電性和磁性的共存。3)采用一種簡單易行的溶膠氧化鋁模板法(尿素改性溶膠)制備了孔徑均勻的BiFe

4、03納米管，分析測試發(fā)現：BiFe03納米管在紫外可見光范圍有較強的光吸收，計算得知它的能帶寬度約為25eV，這說明BiFe03納米管適合于作為光催化材料；B肌03納米管的磁滯回線明顯區(qū)別于塊體，顯示出增強的磁性。這種磁性可能來源于納米晶粒的尺寸限制效應，這種效應的作用體現在兩個方面：a)隨著納米管的管壁厚度接近于BiFe03螺旋磁結構周期，這種螺旋磁結構受到抑制而增強納米管的磁性；b)晶粒表面的大量未能完全補償的自旋貢獻了納米結構的磁

5、性。同時，這種納米顆粒系統(tǒng)存在較強的交換偏置(鐵磁性的表面層和反鐵磁核心之間的交換耦合)進一步說明其磁性來源于納米晶粒的尺寸限制效應。進一步研究利用乙二胺四乙酸螯合溶膠制備的不同晶粒尺寸的納米BiFe03顆粒系統(tǒng)，發(fā)現這種納米顆粒系統(tǒng)的磁性明顯地顯示出對晶粒尺寸大小的依賴性，即隨著晶粒尺寸的減小(從86到49rim)，這種納米顆粒系統(tǒng)的磁性成線性增強，這進一步佐證了BiFe03納米體系的磁性來源于納米晶粒的尺寸限制效應?？傊?，本論文通過