多铁性铁酸铋材料及性能研究

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1、摘要摘要多铁性材料是一种因为结构参数有序而导致铁电性(反铁电性)、铁磁性(反铁磁性)、铁弹性同时存在的多功能材料。铁酸铋(BiFe03)作为一种典型的单相多铁性材料，其功能特性的耦合赋予了它特殊的使用性能，可望广泛应用于滤波器、传感器与执行器、存储器及非线性光学器件，成为当前的研究热点。本论文以BiFe03(BFO)为主要研究对象，采用低温自蔓延燃烧“软化学’’工艺制备结构稳定的BiFe()3纳米多晶粉体。在深入分析BiFe03纳米粉体和陶瓷的改性机理的基础上，同时采用电化学阴极沉积法制备含BiFe03相的薄膜，对

2、材料和工艺问题作了创新性和探索性研究。我们试图探讨新的制备方法，制备出纯净单相的BiFe03，使深入研究BiFe03中的磁电相关性成为可能。主要有以下方面的内容：1．详细研究了用低温自蔓延燃烧工艺获得BiFe03纳米粉体，对制备过程中的各主要影响因素进行了研究，系统的介电性能的影响及其改性机理。利用低温自蔓延燃烧“软化学”工艺制备结构稳定的BiFe03纳米多晶粉体。研究了不同的制各工艺条件下纳米粉体的性能，利用X射线衍射(Ⅺ之D)，扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对粉体结构、性能进行了分析使纳米粉体制备工艺得

3、到一定改善。2．研究了低温燃烧法结合快速烧结制备多铁性BiFe03陶瓷。利用RTA快速退火技术对BiFe03进行Ba掺杂改性，得到了最佳磁滞回线、电滞回线和最佳掺杂比．对于Bil．xBaxFe03体系，当x=0．1、0．2时，属于菱形钙钛矿结构。钡引起Fe3+．O．Fd+和Fe_4+．o．Fe3+的键角改变，使这个体系具有铁磁性。3．采用电化学阴极沉积法，在硝酸盐水溶液中，制备了ITO基片上生长含铁酸铋相的薄膜。探讨了薄膜生长机理，研究了不同工艺条件对薄膜成分、物相的影响。关键词：BiFe03，多铁性，燃烧合成，纳

4、米粉体，电化学沉积ABSTRACTABSTRACTMultiferroicsaremultifunctionalmaterialswhiehexhibitscoexistenceofferroelec-tricity(oruntiferroelectricity)，ferromagnetism(orantiferromagnetism)andferroelas—ticity(orferroelasticity)becauseofcontinuousseriesoffabricparameter．Asatypi蒯si

5、ngle-phasemultiferroic,Bismuthferrite(BiVe03)ofperovskitestructurehasattractedrenewedandeverincreasingresearchinterestduringthepastseveralyears．whichlikelycouldbewiddyappliedtosuchasFilter，Sensor,Performor,Executor,Inf-ormationstorageandNon-linearopticalhardwa

6、re．ThemajorworkinthisdissertationistodoresearchonBiFe03byintroducingseveraldifferentsynthesismethods，whichincludesthefollowingthreeparts：1．NanoerystallineBiFe03powderwassynthesizedbyagel—combustiontechnique．Thismethodisanew,simpleandeasywayforpreparationofsing

7、lephaseBiFe03，andisveryconvenientforinvestigatingandimprovingofthepropertiesofBiFe03．Thephasetransitioncharacteristics，structure,surfacemorphology,micromagnetismandmacromagnetismareinvestigatedbyTG／DTA，XRD，SEMandVSMrepectively．2．ForBil-xBaxFe03，whenXissmallert

8、han0．2，ithasarhombohedrallyperovskitestructure．WithBadopingthestructureofBiFe03shouldbedistorted，thenthebondangleofFe3+．O—Ve3+andFe4+．O．Fe3十maybechanged，thischangeinthebondangleres