(1-x)BiFeO3-x(BiNa)0.5TiO3固溶体室温多铁性增强研究

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多铁材料是指两种或两种以上的铁性共存的一种多功能材料,其中铁性包括铁电、铁磁和铁弹性等。它不仅把传统的铁性单一的材料的性能集于一身,而且这些铁性之间存在耦合作用,最典型的是电磁耦合为储存器和声纳设计等领域提供了广阔的应用前景。同时,因为其中存在很多基础性物理问题,成为凝聚态物理领域中热点的研究。本文基于BiFeO3(BF)和(BiNa)0.5TiO3形成的固溶体材料,围绕着如何实现室温多铁性的增强,进行了样品制备工艺探索和不同位置上的掺杂效应研究。论文主要研究工作及创新点如下:  1.采用sol-gel方法,制备出了一组0.7BiFeO3-0.3(BiNa)0.5TiO3固溶体陶瓷样品,从实验上研究了退火温度对室温多铁性的影响。研究表明,随着退火温度的增加,铁磁性、铁电性和介电性能均明显增强。在退火温度为1223k时,固溶体材料显示出最明显的室温多铁性增强。结合微观结构分析,我们认为室温多铁性能的增强源于晶粒尺寸的增加和晶界的减小。  2.采用sol-gel方法合成了0.6BiFeO3-0.4(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(x=0,0.2,0.3,0.4,0.5)固溶体陶瓷材料,从实验上研究了Ba掺杂对室温多铁性的影响。结果表明,随着Ba掺杂,样品显示了明显增强的室温多铁性,特别是x=0.4时,样品的铁电性和铁磁性均达到最强,室温剩余磁化强度Mr和剩余电极化强度Pr的最大值同时都在x=0.4处,分别为0.025emu/g和19.95μC/cm2,远高于相同条件下未掺杂样品中得到的值Mr=0.0025emu/g和Pr=1.66μC/cm2。  3.通过sol-gel方法合成了0.6Bi1-xLaxFeO3-0.4(BiNa)0.5TiO3(x=0.2,0.4,0.6)固溶体陶瓷材料,从实验上研究了Bi位La掺杂对室温多铁性的影响。结果表明,Bi位La掺杂对其室温铁磁性和室温铁电性以及介电性能有明显的影响,最强的室温铁磁性出现在x=0.4的掺杂样品中,室温时矫顽场Hc和剩余磁化Mr分别为1250Oe和0.019emu/g。但在铁电性质上,在x=0.4的掺杂样品中并没有观察到铁电性增强,最强的铁电性出现在x=0.6的样品中。同时,介电性质测量表明,Bi位La掺杂引起介电谱的异常,这可能是因为La掺杂引起轻微的结构畸变所致。
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