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Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)(BNT)的磁掺杂与性能研究

魏聪  
【摘要】:多铁性材料是近几年发展起来的一类磁电多功能材料,其铁电与铁磁性之间的耦合效应,在信息储存、磁传感器、自旋电子器件、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。目前已有的单相多铁性材料存在着磁电耦合效应较弱的问题,其中最严重的问题是很多材料即便在很低的温度下,也无法表现出较强的磁电耦合效应。本课题依据多铁性材料的研究现状,选择(BNT)材料作为研究方向。通过工艺技术创新,对BNT材料进行磁性元素掺杂,制备单相多铁性材料。采用一系列测试手段,对其多铁性能进行表征。本论文主要针对单相多铁材料的合成和多铁性展开研究,取得的主要结论如下: 第一,多步固相法制备(Bi3.15Nd0.85)(Ti3-xCox)O12-δ和(Bi3.15Nd0.85)(Ti2FexCo1-x)O12-δ系列陶瓷样品,并对其微观结构和多铁性能进行表征。通过铁磁性、铁电性和磁电容性的测试表明,室温下铁电性和铁磁性同时存在,并初步断定其具有磁电耦合效应。 第二,溶胶凝胶法(Sol-Gel)制备(Bi3.15Nd0.85)(Ti1.5Co1.5)O11.5(BNT-Co1.5)和(Bi3.15Nd0.85)(Ti2Fe0.5Co0.5)O11.5(BNT-Fe0.5Co0.5)薄膜样品,并对其微结构和多铁性能进行表征。通过铁磁测试证明铁磁性的存在,并与多步固相法制备的同成分BNT-Co1.5陶瓷样品进行磁性能比较。笔者发现通过Sol-Gel法工艺制备的BNT-Co1.5薄膜样品比多步固相法制备的BNT-Co1.5陶瓷样品,剩余磁化强度大了七倍,并且矫顽场低了一个数量级。 第三,采用超微粉法成功制备出(Bi3.15Nd0.85)(Ti2.5Co0.5)O11.5(BNT-Co0.5)和(Bi3.15Nd0.85)(Ti2Fe0.5Co0.5)O11.5陶瓷,并通过铁电测试证明铁电性的存在,磁性的测试表明同时具有大的铁磁性。之后本文将多步固相工艺制备的BNT-Co0.5陶瓷样品的电滞回线和磁滞回线拿来与其对比研究,结果证明利用超微粉工艺制备的BNT-Co0.5陶瓷,其多铁性能更加优异。


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