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文檔簡介
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
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