多重掺杂铁酸铋陶瓷的制备及多铁性研究--、，、

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1、学校代码：论文分类号：２１０７０８学号：１５０２０１３龜飧蚤斜我ＡｆＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ多重掺杂铁酸铋陶瓷的制备及多铁性研究郭一松指导教师姓名：蒲永平教授学科名称：材料物理与化学论文提交日期：２０１８年４月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：多重掺杂铁酸铋陶瓷的制备及多铁性研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：材料科学与工程

2、学院硕士生：郭一松导师：蒲永平教授2018年5月PreparationandMultiferroicPropertiesofMulti-dopedBismuthFerriteCeramicsAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByYisongGuoSupervisor:Prof.YongpingPuMay2018多重掺杂铁酸铋陶瓷制备

3、及多铁性研究摘要电子陶瓷的材料的迅猛发展，使其在科技高速发展的道路上有了越来越广泛的应用。电子陶瓷材料涵盖了很多材料，其中包括多铁性材料。多铁性材料定义为包含了铁电性，铁磁性或者铁弹性其中两种或者两种以上的性质。其中，BiFeO3是众多多铁性材料中的典型代表，其优势为在室温下唯一的单相多铁性材料。BiFeO3居里温度TC=1103K和反铁磁性的奈尔温度TN=643K。本论文主要通过对BiFeO3陶瓷进行多重掺杂，来提高BiFeO3的铁电、铁磁性能。降低BiFeO3的漏导电流，减少氧空位，提高陶瓷的致密度。通过XRD、SEM、VSM、铁电性能测试和磁介电效应测试

4、等手段，来研究BiFeO3的多铁性能。主要结论如下：（1）通过采用未预烧处理和预烧处理的两种不同烧结方式的对比，在未预烧处理下获得了纯相BiFeO3陶瓷，同时，采用冷静压压制陶瓷片的方法获得了致密度较高的陶瓷。（2）在Bi1-xLaxFeO3(x=0，0.03，0.05，0.07，0.09)陶瓷体系中，我们发3+现La掺杂BiFeO3陶瓷有抑制杂相产生的作用，La离子的掺杂会稳定BiFeO3陶瓷的晶相，减少BiFeO3陶瓷中的第二相，晶胞参数发生了变化。x=0.05时，其介电损耗和漏导电流有所降低，磁性能提高。但是，仍然无法抑制BiFeO3陶瓷自旋结构的转变。

5、（3）在Bi0.95La0.05Fe1-xTixO3(x=0，0.025，0.05，0.075，0.10)陶瓷体系4+中，陶瓷样品均为纯相，没有第二相的出现，表明Ti的掺杂不会对陶瓷样品带来杂相。Bi0.95La0.05Fe1-xTixO3陶瓷样品均为比较致密，孔隙率较低，其4+平均晶粒尺寸大小约为2~4μm，并且晶粒形状趋于一致，这表明Ti掺杂有助于晶粒的生长。x=0.10时，陶瓷样品的介电常数最大为170，表现出了比较良好的频率的稳定性。其剩余磁化强度（Mr）提高至0.12554emu/g，4+饱和磁化强度（Ms）提高至0.25478emu/g，确定Ti的

6、掺杂量为0.05mol，此时陶瓷样品无杂相，漏电电流得到降低，磁性能提高。样品均在1.8T磁场下表现出最大的磁介电效应，x=0.10时，其αMD为6.34。分析其主要原因4+3+2+3+为Ti的掺杂抑制了Fe向Fe的转变，使得Fe增多，磁性增强磁介电效应更加显著。I（4）在Bi0.95-xLa0.05YxFe0.95Ti0.05O3(x=0，0.04，0.06，0.08，0.10)陶瓷体系中，Bi0.95-xLa0.05YxFe0.95Ti0.05O3陶瓷样品的介电常数，最大介电常数增加到3+3+200。介电常数的增加主要是由于Y的掺杂降低了Bi的挥发，减小了

7、内部缺陷，使得介电常数的增加。并且Bi0.95-xLa0.05YxFe0.95Ti0.05O3陶瓷样品介电常数具有良好的频率稳定性。当x=0.06时，Bi0.95-xLa0.05YxFe0.95Ti0.05O3陶瓷样品获得较高的极化强度，并且漏导电流较小。当x=0.08，其漏导电流为-4210A/cm。所有样品均在1.8T磁场下表现出最大的磁介电效应，并且随着x含量的增加，Bi0.95-xLa0.05YxFe0.95Ti0.05O3陶瓷样品的磁介电系数逐渐增。当x=0.08时，在1.8T磁场下其αMD最大为15.64。随着x的增加，其磁介电系3+数αMD越来越

8、大。分析其原因是Y掺杂抑制BiFeO3