sr、co共掺杂铋层状结构氧化物的制备及其多铁性能研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina博士学位论文论文题目、共捧杂叙肩狀结构氣化物的喇各及其多铁性能研光作者姓名王林学科专业材科物理与化学导师姓名卩去亚休教救彭冉再教援二〇一五年五月完成时间博士学位论文、共掺杂铋层状结构氧化物的制备及其多铁性能研究作者姓名：王建林学科专业：材料物理与化学导师姓名：陆亚林教授彭冉冉副教授完成时间：二〇一■五年二月■十八日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationford

2、octor'sdegreePreparationofSr,CodopedBismuthLayerStructuredOxidesandItsMultiferroicPropertiesAuthor'sName:JianlinWangSpeciality:MaterialPhysicsandChemistrySupervisor:Prof.YalinLuAssoc.Prof.RanranPengFinishedtime:Mar.28th,2015中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文

3、，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：兄读签字日期：處。‘、中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，卩：学校有权按有关规定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，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可

4、以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。开口保密（年）作者签名：？崖导师签名：签字日期：签字曰期：摘要摘要多铁材料是指同时具有极化有序和磁化有序的一类材料。由于在绝大部分材料中，铁电性和铁磁性对电子的要求是相互排斥的，所以很长一段时间以来，室温以上多铁材料，只有“明星”材料铁酸铋为大家所公认。但是反铁磁的，磁性比较弱，而且一般漏电也比较大，因此并不适合作为器件应用。年，等首次报道层状钙钛矿结构氧化物料同时具

5、有室温以上的铁电性和铁磁性。这类新材料的设计和制备为人们研宄和探索高温多铁材料打开了一个大门，并有望被应用到信息存储、传感器和其他自旋电子器件中。本论文以进一步提高层状结构氧化物的铁电性和铁磁性为目标，主要进行以下研究，包括：掺杂对材料结构和性能的影响关系研宄；新材料的设计和制备，即基多铁氧化物的插层法制备研究，及其室温和高温（°下的磁介电和磁电耦合等性能研究；、共掺杂的氧化物的多晶薄膜制备研宄及性能影响关系研究等。论文主要结果如下：第一章：主要介绍了多铁材料的相关概念、材料种类和形式等背景知识；层状

6、钙钛矿氧化物材料的结构和研究发展历史，着重介绍了结构材料从作为磁电材料，到后来成为高温（室温以上）多铁材料的“新宠”的发展过程；分析目前结构氧化物在多铁性的提高及应用等方面所面临的主要问题及可能影响的因素；确立了本论文的研究方向，即：结构材料的丄位掺杂对铁电和铁磁等多铁行为的改性研宄，室温以上多铁材料的磁电稱合效应研究，尝试结构材料的器件化应用研宄等。第二章：介绍了多铁材料的常规制备方法，主要是针对制备多铁陶瓷而言，包括粉体的制备和陶瓷的烧结。另外，还介绍了以传统弛豫铁电材料为载体的制备方法的研究和讨

7、论。最后，介绍了多铁材料测试的常用表征技术、方法和设备，并着重介绍了表征多铁材料磁电耦合特性的一些手段和方法，如磁介电、磁电耦合系数测量装置等。第三章：为进一步提高的多铁性能，在位用离子掺杂，并探讨离子掺杂对材料的结构和铁电、铁磁性能的影响关系。研究发现当掺杂浓度较小时，离子取代可有效提高材料的铁电和铁磁性能。室温下，当浓度为时的陶瓷样品性能最好，在施加电场时的剩余极化八为摘要，剩余磁化强度抓为；但是，当掺杂浓度大于时，主相的结构发生坍塌，并形成具有钙钛矿结构的第二相，严重恶化样品性能因此在掺杂多铁化

8、合物中，如何有效地抑制离子掺杂引起的结构坍塌是一项极其有意义的工作。第四章：釆用磁性材料插层方法设计并制备了出证新材料。室温下，该新材料的剩余极化为，剩余磁化强度为。研究发现这种新材料具有优异的“高温”磁电耦合效应，其有效耦合温度可以达到°，磁电耦合系数高达。相比目前的文献报导，超过了当今在研究的所有单相多铁材料。这样，基于这种新材料的磁传感器在室温下、较低磁场时就能有可观的电压信号输出，使得具有本征磁电耦合效应的单相多铁材料的应用成为现实，这对于基础物