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多铁性材料BiFeO_3的制备及其掺杂改性研究

王希望  
【摘要】:BiFeO_3是一种非常有应用前景的钙钛矿型多铁性功能材料,由于本身存在很多缺陷限制了现实中的应用,其中最大的问题就是材料本身的多铁性能太弱,距离应用的要求差距还很大。如何提高BiFeO_3材料的多铁性能成为目前亟待解决的问题。本文期望通过掺杂方法以期得到高性能的BiFeO_3材料。 本文首先以酒石酸为络合剂通过溶胶凝胶工艺制备试验样品,通过分析发现,合成的大多数BiFeO_3粉体样品都没有杂相,且结晶度非常好,掺杂的元素都很好掺入了样品的晶格中;然后,对比讨论了A/B位单掺杂与共掺杂对BiFeO_3粉体样品性能的影响,我们发现,A位Pr元素掺入的样品的晶格结构对比纯相和B位掺Co元素的样品发生了突变, A/B位共掺杂可以获得比B位单掺杂更好的磁性能,从表面形貌上来看,共掺杂后晶粒的平均体积以及粘连程度变大;最后,重点研究了A位稀土元素掺杂量对共掺杂BiFeO_3粉体样品的性能的影响,我们发现掺杂量0.05和0.15的样品相对掺杂量0.1的样品的结构并没有发生突变,掺杂量为0.1时获得最好的铁磁性能、漏导性能以及铁电性能,这说明结构改变是样品性能提高最大的动因,而掺杂量为0.15时磁性是最差的,掺杂量为0.05时漏导性能和铁电性能是最差的,我们认为这是由于Co的掺杂对铁磁性的影响更大一些。 目前,对BiFeO_3掺杂的研究非常多,主要依据就是掺杂后样品的各方面性能取决于掺杂元素的种类和掺杂的量,而掺杂改变样品性能的机理主要是掺杂后样品的微观晶格结构会发生扭曲,由此引起电极化以及磁矩排列的变化。


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