a、b位共掺杂铁酸铋陶瓷制备及电学、磁学性能的研究

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1、StudyontheelectronicandmagneticpropertiesofA-andB-doppedBixFei.x03polycrystalceramicsByQiuXueADissertationPresentedtoAcademicDegreeCommitteetoTianjinNormalUniversityInCandidacyforTheDegreeofMasterofEngineeringSupervisor:AssociateProf.WangShouyuCollegeofP

2、hysicsandElectronicInformationScienceTianjinNormalUniversityMarch,2012中文摘费摘要我们况下汄为当一种材料穴有两种或是两种以上的性质时为多性质材料，丨-丨甜刈r?铁屯材料而言，如果材料本身同时具有饮电性、铁磁性、铁弹性中的两种或足多于两种的性质，则这种材料就是我们要研究的多铁性材料。最近这些年以来，多铁性材料因为性质的耦合性，被人们大量的应用到了多功能器件中。而我们所研究的铁酸秘(BiFe03)材料是单相多铁性材料的典型代表，它的特点主

3、要有一下几点：第一具有钙钛矿结构，第二是为数不多的在室温下电磁耦合的多铁性材料之一，由于铁酸铋材料所具备的这些特性，使其成为室温下研究单相多铁性材料的首要选择的材料，但是铁酸铋本身也存在很多实际问题有待解决。比如，高的漏电性、高的介电损耗、低的抗衰老性、弱的铁磁性、弱的磁电耦合效应等。由于这些问题的存在，制约了铁酸铋陶瓷材料的发展及应用。为了使其得到很好的开发利用，我们一般会对其进行性质改良。方法最常用的就是稀土掺杂。本文采用改良的快速烧结法制备了A位掺杂的LaojBio.gFeOs和B位掺杂LaojB

4、io^CXFei-xO^xzO.OlACB)两个系列的陶瓷样品。采用X射线衍射技术确定了样品的物相纯度，并对掺杂的多晶陶瓷样品的电学、磁学性能进行较系统的研究。对于Lao.iBia9Fe03和Lao.丨Bio.gCoxFe^C^FO.OlAOS)系列的样品,在烧结时间不变的情况下，La掺杂有效的抑制了杂相的生成。在La掺杂x=0.1，烧结温度为830-860°C时所制备的Lao.iBio.gFeO;陶瓷具有很好的铁电性，这时候所制备的陶瓷材料的绝缘性好，具有高的介电常数，低的介电损耗，且扫描频率和扫描次

5、数的增加，稳定性好，抗疲劳性强。在同样的制备条件下，在以LaaiBia9Fe03陶瓷为基，用Co取代Fe的位置，制备Lao.iBio.gCoxFe^C^xW.OlAOS)陶瓷材料中，发现当Co进行微量掺杂时（x<0.03)，呈菱形结构多品陶瓷中没有杂相。通过比较XRD精修的晶胞参数结果及Co离子和Fe离子半径，发现随着Co掺杂*增加，品胞参数变小，表明Co离子已经掺入到多品陶瓷的品胞内。从电滞回线测量结果来看，随着Co掺杂量的增多，剩余极化值增大，但样品的漏电流也明ijii增加。到掺杂量x=0.03，外

6、加电⑴到150KV/cm时，电流突然增加很大，并』1漏电流表现处对外加电场的扫描方h'的依赖性，呈现典型的一极管整流效应。中文摘要对该多品陶瓷样品进行的XPS测试结果显示，Co在Lao.丨Bia9Co_Fea9703陶瓷屮以二价形忒存在。我们认为二价的Co离子作为受主元素，替代部分Fe3+离子产生氧？;?位足出现二极筲效应的上要原因。另外通过对其磁学性能的研究发现，通过Co的掺杂，LBFO陶瓷材料的磁性得到增强。关键词：多铁性，BiFe03，快速烧结法，La掺杂，Co掺杂，漏电流，XPS英文摘要Abst

7、ractRecently，increasinginteresthavebeenfocusedonmultiferroicmaterials,becausetheirpotentialapplicationsasflinctionaldevices,especiallythatwithcoexistenceofmultiferroicorders(ferromagnetic,ferroelectricorferroelastic),BiFe03withperovskitestructurewithanti

8、ferromagneticandferroelectricpropertiesisoneofthewellknownsingle-phasemultiferroicatroomtemperature.However,BiFe03hassomedefects,forexamplelowmagnetization,highelectricalconductanceandsmallmagnetoelectroniccouplingeffect,w