离子掺杂对铁酸钇结构和磁性能的影响

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1、学校代码：10259学号：156081112密级：上海应用技术大学硕士学位论文题目：离子掺杂对铁酸钇结构和磁性能的影响英文题目：Effectsofion-dopingonthestructureand天下magneticpropertiesofYFeO3专业：材料化学工程学院：材料科学与工程研究方向：多铁材料姓名：宋晖指导教师：江国健教授2018年5月28日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学位论文保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。允许论文被查阅和借阅。本人授权上海应用技术大学可以将本学位论文的全部内容或部分内

2、容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密年□本学位论文属于不保密□（必须在相应处打√，否则按不保密处理）学位论文作者签名：指导教师签名学位论文作者声明本人郑重声明：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。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开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。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：离子掺杂对铁酸钇结构和磁性能的影响摘要铁酸钇（YFeO3）是典型的稀土钙钛矿型铁氧体之一，具有自旋重取向

3、、法拉第旋转等独特的磁性能，可应用于磁感应器、磁光电流传感器、光转换器等领域，铁酸钇还具有作为单相多铁性材料的潜力。YFeO3的应用与其磁性能联系紧密，所以人们一直在积极探索YFeO3的结构和磁性能。目前关于A位掺杂对YFeO3结构和磁性能影响的报道并不多，而且在纯相的稀土钙钛矿型铁氧体RFeO3中，其结构和磁性能与FeO6八面体的倾斜程度以及Fe-O-Fe超3+交换角度大小相关，并且存在有效离子半径r（R）越小，Fe-O-Fe超交换键角也逐渐减小这一现象。这暗示改变YFeO3中Y位置的有效离子半径大小，也许也能够改变YFeO3的磁性能，进而起到调节磁性能的作用。本文主要采用

4、溶胶凝胶法制备Nd、La、Dy单掺杂YFeO3样品以及（Nd，Dy）、（Nd，La）、（Dy，La）和（Er，Nd）共掺YFeO3样品，通过粉末X射线衍射（XRD）、傅立叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱仪（EDX）、综合物性测量系统（PPMS）对合成样品的晶体结构和磁性能进行表征和分析，研究掺杂离子半径和浓度对YFeO3结构和磁性能的影响。主要研究结果如下：1.采用溶胶凝胶法得到了纯相Y1-xNdxFeO3（x=0.1，0.2，0.3，0.5，0.7，0.9，1）、Y1-xDyxFeO3（x=0.05，0.1，0.15，0.25，0.35

5、，0.45，0.65，0.85，1）、Y1-xLaxFeO3（x=0，0.05，0.1，0.15，0.25，0.35，0.45，0.65，0.85，1）、Y0.5Er0.5-xNdxFeO3（x=0，0.1，0.2，0.3，0.4）样品，在掺杂浓度较高时，仍能保持钙钛矿结构。3+2.Y1-xNdxFeO3系列样品具有反铁磁性和弱铁磁性，随着Nd浓度增加，饱和磁化强度先减小后增大，剩余磁化强度逐渐减小，矫顽力先增大后减小。Y1-xNdxFeO3系列3+3+样品磁性能变化主要是由于Nd取代Y引起结构畸变，使得Fe-O-Fe键角和Fe-O-Fe3+3+3+超交换作用发生变化、DM相

6、互作用变化，以及Nd自旋带来的顺磁性贡献、Nd-Fe相互作用对磁各向异性的影响。3+3.Y1-xDyxFeO3系列样品具有反铁磁性和弱铁磁性，随着Dy浓度增加，饱和磁化强度逐渐增大，剩余磁化强度呈先减小再增大再减小的趋势，而矫顽力先减小再增大，并且从x=0.25到x=0.35，矫顽力下降幅度最大。当x=0.45时，剩余磁化强度达到最大，-1值为1.2063emu·g，矫顽力达到最小，值为129Oe。当x≥0.85时，“束腰”现象消失。3+这些磁性能变化主要与Dy掺入造成的晶格畸变引起Fe-O-Fe超交换作用变化、DM相3+3+3+互作用变化以及Dy自旋带来的顺磁性贡献、Dy-

7、Fe相互作用有关。3+4.随着Y1-xLaxFeO3系列样品中La浓度增加，饱和磁化强度和剩余磁化强度逐渐减小，而矫顽力先增大再减小，并且从x=0.65到x=0.85，矫顽力下降幅度最大。这些3+磁性能变化主要与La掺入造成的晶格畸变引起Fe-O-Fe超交换作用变化、DM相互作用变化有关。3+5.随着Y0.5Er0.5-xNdxFeO3（x=0，0.1，0.2，0.3，0.4）中Nd掺杂量的增加，矫顽3+3+3+力逐渐增大，而饱和磁化强度和剩余磁化强度均降低。Y离子被Er离子和Nd离子所取代引起结构的畸