多铁性la掺杂铁酸铋粉体的制备.研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：槛日期：丝里2：查：至2一．关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文

2、的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在2年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：扮导师签名：日期：兰竺2：墨型日期：血华』L第一章文献综述1．1引言随着人类对生态环保、材料性能以及尺寸越来越高的要求，开发研制原子尺度的新材料和设计整合不同材料的特性成为新材料研究的焦点。科学家们提出了可以制造兼备铁电性和铁磁性的功能纳米材料，这种特殊的功能材料在

3、信息存储、微波领域、高压输电线路的电流测量、宽波段磁探测以及多功能电子设备如传感器、制动器、感应器、转换器等方面都颇具发展潜力，受到学术和工程领域的广泛关注【阐。1．2材料的铁磁电性质1．2．1材料的铁电性铁电性最早是1921年在罗息盐中发现的。那时为了纪念它的发现者，．被称为Seignette电性。晶体的铁电性通常只存在于一定的温度范围。当温度超过某一值时，自发极化消失，铁电体变成顺电体(paraelectric)。铁电相与顺电相之间的转变通常简称为铁电相变，该温度称为居里温度或居里点(Tc)。晶体在整体上呈现白发极化，这意

4、味着在其正负端分别有一层正和负的束缚电荷。束缚电荷产生的电场在晶体内部与极化反向，使静电能升高。在受机械约束时，伴随着自发极化的应变还将使应变能增加。所以均匀极化的状态是不稳定的，晶体将分成若干个小区域，每个小区域内部电偶极子沿同一方向，但各个小区域中电偶极子的方向不同。这些小区域称为电畴或畴(domain)。畴的间界叫畴壁(domainwall)。畴的出现使晶体的静电能和应变能降低，但畴壁的存在引入了畴壁能。总自由能取极小值的条件决定了电畴的稳定构型。晶体的极化随电场的变化而变化。但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。图

5、1．1为铁电材料极化转向的电滞回线。图中显示了一些重要的参数如矫顽场、剩余极化及饱和极化。在电场作用下，新畴成核长大，畴壁移动，导致极化转向。在电场很弱时，极化线性地依赖于电场，此时可逆的畴壁移动占主导地位。当电场增强时，新畴成核，畴壁运动成为不可逆的，极化随电场的增加比线性段快。当电场达到相应于B点的值时，晶体成为单畴的，极化趋于饱和。电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大(BC段)。如果趋于饱和后电场减小，极化将循CBD曲线减小，以致当电场达到零时，晶体仍保留在宏观极化状态。线段OD表示的极化称北京化工大

6、学硕士学位论文为剩余极化Pr(rcmanclltpolarization)。将线段cB外推到与极化轴相交于E，则线段OE等于自发极化Ps。如果电场反向，极化将随之降低并改变方向。直到电场等于某一值时，极化又将趋于饱和。这一过程如曲线DFG所示。OF所代表的电场是使极化等于零的电场，称为矫顽场Ec(coercivefield)。电场在正负饱和值之间循环一周时，极化与电场的关系如曲线CBDFGHC所示，此曲线称为(饱和)电滞回线(hysteresisloop)。1．2．2材料的铁磁性极P{BC化矿～E，飞警—～l～⋯I／H0”l，

7、电场E．：少‘图卜1铁电体的电滞回线Fig．1-1hysteresisloopofferroelectric材料的磁性来源于形成点阵的原子或离子。原子或离子的磁矩有三个主要的来源：(1)电子所固有的自旋；(2)电子绕核旋转的轨道角动量；(3)外加磁场感生的轨道磁矩的变化。前两个效应对磁化产生顺磁性贡献，第三个给出抗磁性贡献。处于基态ls的氢原子，轨道矩为零，它的磁矩是电子自旋磁矩加上一个不大的感生抗磁矩。处于ls2态的氦，自旋矩和轨道矩均为零，只有感生磁矩。电子壳层已经填满的原子自旋矩和轨道矩都等于零：自旋矩和轨道矩是与未填满

8、的壳层相联系的。晶体中影响磁性的因素大体有两种，一是原子磁矩或自旋磁矩的直接或间接的相互作用，另一个是这些磁矩对外磁场响应的特性。如果原子或离子周围没有未成对电子，那么它们就不会有净磁矩，即在完全填满的轨道中，轨道磁矩和电子自旋磁矩抵消为零，材料就不会显示抗磁性。如果存在未成