多鐵性BaTiO3-BaFe12O19基復(fù)合陶瓷的磁電性能研究.pdf

1、復(fù)合多鐵性材料一般是把兩種材料（鐵電材料和鐵磁材料）復(fù)合在一起，通過應(yīng)變實(shí)現(xiàn)磁和電的耦合。在0-3型結(jié)構(gòu)的鐵電/鐵磁復(fù)合體系中，由于鐵磁相有相對較低的電阻率，在外加電場作用下，容易在界面處聚集大量電荷，并且會(huì)沿鐵磁體形成的導(dǎo)電通路，產(chǎn)生漏導(dǎo)，使多鐵性材料的介電、鐵電性能惡化。如何提高鐵磁相含量而不顯著降低鐵電性或者失去鐵電性，成為阻礙多鐵性磁電復(fù)合材料發(fā)展的瓶頸問題。為解決這一問題，本文通過微波水熱法和微波燒結(jié)法制備 BaTiO3-Ba

2、Fe12O19體系0-3型結(jié)構(gòu)多鐵性復(fù)合陶瓷，探討導(dǎo)致M型BaFe12O19鐵氧體電阻率較低的原因，并通過在BaFe12O19鐵磁相中A位和B位摻雜離子，以及調(diào)整鐵電相和鐵磁相兩相復(fù)合比例，獲得優(yōu)良磁電性能的多鐵性復(fù)合陶瓷。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過把BaFe12O19相與Bi2Fe4O9相復(fù)合，改善多鐵性Bi2Fe4O9相的鐵磁性能，制備Bi2Fe4O9-BaFe12O19體系復(fù)合陶瓷，并探討電阻率對多鐵性復(fù)合陶瓷磁電性能

3、的影響。介電和阻抗測試結(jié)果表明，復(fù)合陶瓷的晶粒和晶界的導(dǎo)電機(jī)制分別來源于一價(jià)氧空位Vo和二價(jià)氧空位Vo的電離。磁滯回線測試結(jié)果表明，不同組分復(fù)合陶瓷的矩形度Mr/Ms都大于0.5。由于兩相晶粒間強(qiáng)烈磁交換作用，復(fù)合陶瓷的矩形度大于純相BaFe12O19的四方率，在磁記錄等材料中具有很好的應(yīng)用前景。⑵通過在BaFe12O19相A位摻雜Sr2+，制備BaTiO3-Ba1-xSrxFe12O19體系復(fù)合陶瓷。結(jié)果表明，通過摻雜Sr2+可以有效

4、提高復(fù)合陶瓷的電阻率，最佳為x=0.6。介電損耗的兩個(gè)弛豫峰，分別來源于類徳拜型弛豫和電子在Fe2+/Fe3+之間跳躍。激活能計(jì)算結(jié)果表明，電子在Fe2+和Fe3+之間的跳躍是一種直接跳躍行為。當(dāng)x=0.6時(shí)，電滯回線的飽和極化強(qiáng)度達(dá)到最大值。所有組分的磁滯回線呈現(xiàn)一種“束腰狀”回線。一方面，是由于Ba1-xSrxFe12O19相晶粒尺寸都大于單疇臨界尺寸，由此產(chǎn)生更大的矯頑場。當(dāng)Sr2+摻雜后，增強(qiáng)這一效應(yīng)；另一方面，在外加磁場的作用

5、下，非磁性相 BaTiO3晶粒的存在抑制磁疇的轉(zhuǎn)動(dòng)和疇壁的移動(dòng)，破壞磁通路。⑶通過在BaFe12O19相B位摻雜Mn2+，制備BaTiO3-BaFe12-xMnxO19復(fù)合陶瓷。結(jié)果表明，通過摻雜Mn2+，可以有效控制產(chǎn)生電導(dǎo)的Verwey Hopping Mechanism機(jī)制，降低 Fe3+變價(jià)產(chǎn)生的 Fe2+含量，電阻率提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)x=0.6時(shí)，電滯回線的飽和極化強(qiáng)度達(dá)到最大值。磁滯回線測試結(jié)果表明，所有的磁滯回線呈現(xiàn)典型的

6、鐵磁行為。通過摻雜 Mn2+后，多鐵性復(fù)合陶瓷在保持優(yōu)良鐵磁性的同時(shí)，其電阻率得到提高，測得飽和的電滯回線。⑷通過調(diào)整鐵電/鐵磁兩相比例，優(yōu)化多鐵性復(fù)合陶瓷的磁電性能，制備(1-x)BaTiO3-xBaFe12O19復(fù)合陶瓷。隨著BaFe12O19相含量的降低，復(fù)合陶瓷的電導(dǎo)率急劇下降，降低3個(gè)數(shù)量級(jí)。一方面，是由于對復(fù)合陶瓷整體電導(dǎo)率大小起決定作用的BaFe12O19相（低電阻率相）含量降低；另一方面，是由于BaFe12O19相（低電