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水热法制备多铁性材料BiFeO_3及性能研究

汪海峰  
【摘要】:同时具有铁电、铁磁、铁弹中至少两种特性的材料,定义为多铁性材料。铁酸铋(BiFeO3)作为一种典型的单相多铁性材料,其功能特性的耦合赋予了它特殊的使用性能可望广泛应用于滤波器、传感器与执行器、存储器及非线性光学器件,成为当前的研究热点。目前对铁酸铋的研究存在以下问题:高极化强度的来源、磁电效应和结构的作用关系等,在制备方法上主要有制备方法复杂以及纯相不易获得等问题。而水热法以其工艺简单,制备材料均匀,成分容易控制等优点,在材料制备方面具有很大的优势,是一种非常有前途的方法。采用水热法制备BiFeO3材料,可以得到比较理想的结果。 本论文以BiFeO3为主要研究对象,采用水热法工艺制备结构稳定的BiFeO3粉体,并对陶瓷的铁电和介电性能进行了研究。在深入分析BiFeO3粉体的低温水热合成工艺的基础上,同时对BiFeO3进行B位Cr掺杂,利用Agilent公司的阻抗分析仪、X衍射仪等对样品的介电性能、磁性能、物相结构等进行分析和比较。主要有以下方面的结果: 1.在140℃,03mol/L,12小时的水热条件下制备了纯的结晶良好的BiFeO3粉体,粉体的粒径大约为3μm。 2.830℃烧结后的BiFeO3陶瓷呈现良好的相结构和显微形貌。在高频和低频下呈现较好的介电频谱和介温特性,有一定的铁电性,但铁磁性较弱。 3.采用水热法成功制备了一系列BiFe1-xCrxO3粉体和陶瓷,随着Cr掺杂量的不断增加,BiFeO3的主峰逐渐消失,说明Cr的掺杂改变了BiFeO3的结构。 4.烧结后BiFe1-xCrx03陶瓷呈现良好的显微结构,随着Cr含量增加晶粒呈现细化趋势;介电、介温和铁电性与纯BiFeO3无显著变化,但铁磁性有所改善,呈现增强的趋势。


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