单相多铁性材料的制备及磁电性能

【摘要】：多铁性材料是最近几年发展起来的一类磁电功能材料,它集铁磁性和铁电性于一体,并且两者之间存在耦合效应,在信息储存、自旋电子器件、磁传感器、电容-电感一体化器件以及微波技术领域有着广泛的应用前景。但是目前现有单相多铁性材料的磁相变温度非常低,多数只能在低温下才同时出现铁磁性和铁电性,以及磁电耦合效应。本课题根据多铁性材料的研究现状探索并研究出新的单相多铁性材料,使其在室温下具有较好的多铁性能,从而缩小理论和实践之间的差距。一方面是在最新国际研究成果的基础上,通过技术创新和采用新的研究方法来制备单相多铁性材料并对其多铁性能进行表征；另一方面是通过采用掺杂的方法来制备多铁性材料。通过研究发现了三种具有多铁性能的单相多铁性材料和一种采用掺杂方法得到的多铁性材料,并且对它们在室温下表现的多铁性能进行了研究。本论文对这三种多铁性材料实验研究的内容和结果包括： 1.单相PbFe12019陶瓷的制备及其多铁特性表征 采用甘油为溶剂,通过前驱体溶液法1000℃下烧结制备出了PbFe12019陶瓷。通过铁电测试表明它具有较大的本征铁电性。通过对PbFe12019晶体结构模型的研究推测出铁电性来源于Fe阳离子沿着b轴偏离氧八面体中心和O2和O4阴离子沿着a轴的相反方向偏离八面体的原始位置所导致的O5-Fe-O6链偏离直线的扭曲。 2.掺杂SiO2的PbFe12019陶瓷的制备及性能表征 采用甘油和苯为溶剂,通过前驱体溶液法合成PbFe12019,并且通过机械混合的方法对PbFe12019陶瓷进行掺杂,掺杂的SiO2的含量是0.4%。通过磁性和铁电性的测试表明室温下铁电性和铁磁性同时存在。 3.单相BaFe12019多铁性陶瓷的制备和表征 采用前驱体溶液法1000℃下烧结制备出BaFe12019陶瓷。通过铁电测试表明它具有较大的本征铁电性。通过对BaFe12019晶体结构模型的研究推测出铁电性来源于Fe阳离子沿着b轴偏离氧八面体中心和O2和O4阴离子沿着a轴的相反方向偏离八面体的原始位置所导致的O1-Fe-06链偏离直线的扭曲。BaFe12019是传统的磁性材料,通过磁性测试,证明用该方法制备出的BaFe12019陶瓷在室温下也具有较强的铁磁性。 4.单相SrFe12019陶瓷的制备及其多铁性表征 采用前驱体溶液法在1100℃下烧结制备出了SrFe12019陶瓷。我们通过铁电测试证明了它铁电性的存在。磁性的测试表明SrFe12019同时具有大的铁磁性。总结得出SrFe12019陶瓷是一种很好的室温单相多铁性材料。