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单相多铁性BiFeO_3及其掺杂化合物的合成与物性研究

方林  
【摘要】:多铁性材料是指材料同时包含两种及两种以上铁性(如铁电性、铁弹性、铁磁性等),更为重要的是具有磁与电的耦合响应,同时此类材料可与微电子技术兼容,在驱动、传感、存储和智能系统中都有广泛的应用前景,使得多铁性材料已经成为材料科学中一个新的研究热点。作为一种典型的单相多铁性材料,BiFeO_3(BFO)是目前发现的唯一在室温下同时具有铁电性和磁有序的材料。本论文针对目前BFO材料中存在漏电流大、磁电耦合效应弱等不足,主要研究了BFO的制备工艺,以及La掺杂和磁场下烧结对BFO的微结构和性能的影响。主要内容如下: 第一章,介绍了多铁性材料的研究历史与现状,重点讨论了单相多铁性材料BiFeO_3的结构、性能以及研究现状与存在的问题。 第二章,针对BFO中Bi容易挥发的特点,采用固相反应方法,制备了不同Bi:Fe摩尔比的多晶BFO及其掺La化合物(Bi_(1-x)La_xFeO_3,x=0、0.05、0.1、0.15、0.2),并对其结构和物性进行了研究,获得最优的Bi过量参数(Bi:Fe摩尔比=1.02)和La掺杂量(x=0.1)。 第三章,分别在无磁场和外加磁场(0.5T)条件下烧结制备Bi_(0.9)La_(0.1)FeO_3(BLFO)多晶块体材料,研究发现磁场能起到晶粒细化和提高材料致密性的作用,从而使得BLFO电极化性能有明显提高。 第四章,分别在有无磁场条件下烧结制备Bi_(0.9)La_(0.1)FeO_3和钴铁氧体(CoFe_2O_4,CFO)复合材料,对样品磁性和铁电性研究表明,在磁场下制备的复合材料其磁性能和电极化性能都有明显的提高。 第五章,对论文进行了总结,并对下一阶段的工作作了简要的展望。


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