层状多铁性Bi6Fe2Ti3O18薄膜的制备及其磁电性能研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文2013年4月ByZheLiuADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofCondensedMatterPhysicsInstituteofSolidStatePhysics，HefeiInstituteofPhysicalScience，ChineseAcademyofScien

2、ces4，2013致谢本论文是在导师戴建明研究员和杨杰研究员的悉心指导下完成的，在此向导师表示衷心的感谢和崇高的敬意。导师诲人不倦的治学风尚、严谨的治学态度和踏实勤奋的科学作风为我今后的工作和学习树立了很好的楷模；导师渊博的知识、勇于创新的精神，将科学研究与实际应用相结合的非凡能力，也言传身教的影响着我，对我以后的学习和工作有莫大的帮助。感谢孙玉平研究员给予我在科研工作上的关心和指导。感谢朱雪斌研究员和汤现武助理研究员给予我在论文工作中的帮助!感谢研究室里的师兄、师姐和师弟、师妹们给予我在实验中的帮助!感谢我的爸爸妈妈给予我的鼓励和帮助!感谢所有关心我的老师、同学和朋友!

3、本硕士论文得到国家自然科学基金项目(11274313)和大科学装置联合基金重点项目(U1232210)的支持。刘哲2013年4月摘要多铁性材料是指兼具铁电序和磁有序的一类材料，并且各种序参量之间存在相互作用，具有丰富的物理性质和重要的应用前景，多年来，一直是凝聚态物理和材料科学领域的研究热点。但目前发现的单相多铁性材料铁电和磁性共存的温区大多在低温，室温区的电极化、磁性以及磁电耦合效应通常很弱，成为制约其应用的瓶颈问题。此外，各种单相多铁性体系中铁电与磁性起源以及耦合机制仍然存在许多争议。因此，开展新的具有室温多铁性的材料体系研究具有重要意义。本论文以层状结构Aurivi

4、llius相新型多铁性材料为研究对象，重点开展了对Bi6Fe2Ti3018及其掺杂体系的化学溶液沉积方法(CSD)薄膜制备以及磁电性能的系统研究工作，主要研究内容和取得的结果如下：1、Bi6Fe2Ti3018薄膜制备工艺的探索。通过对前驱体溶液浓度的优化，薄膜最佳烧结温度的探索，薄膜最佳厚度的探索，最后发现薄膜的最佳烧结温度为700。C，最佳薄膜厚度为500nm。2、Bi6Fe2Ti3018薄膜的掺杂研究。通过在Bi6Fe2Ti3018的Fe位掺杂不同含量的Co来研究薄膜的微结构及其多铁性能的变化，结果表明Bi6Fe2疆Co。Ti3018中当x=O．6时，材料获得了较好的

5、室温多铁性能，颗粒尺寸效应和氧空位的竞争作用很好的提高了x=O．6样品的铁电性能，Fe．0和Co．0子格的Dzyaloshinskii．Moriya(DM)超交换作用较好改善了x=0．6样品的室温铁磁性能。然后我们对Bi6Ti3Fel．4Coo．6018样品进行了Bi位La的掺杂，结果表明La的掺杂改进了材料的铁电性能，这是由于稀土离子La的掺入减少了Bi的挥发，从而减少了材料的Bi空位和氧空位缺陷。3、采用逐层退火的方法制备Bi6Fe2Ti3018和Bi6Ti3Fel．4Coo6018薄膜及其对磁电性能的影响。结果发现逐层退火的方法很好的改进了薄膜的铁电性能，这主要是由

6、于颗粒尺寸的长大和Bi挥发的抑制，减少了缺陷和氧空位：而逐层退火减弱了其铁磁性能，这是由于层间的局域磁性相互抵消作用减小了薄膜的磁性。关键词：多铁性；Bi6Fe2Zi3018；掺杂；化学溶液沉积法；DM超交换作用中国科学院硕士学位论文层状多铁性材料Bi6Fe2Ti3018的制备及其电磁性能研究摘要ResearchonthePreparationandMultiferroicsPropertiesofAurivilliusPhaseBi6Fe2Ti30msThinFilmsZheLiu(CondensedMatterPhysics)DirectedbyJian—MingDa

7、i，Ph．D．andProfessorandJieYang，Ph．D．andViceProfessorAbstractMultiferroicmaterialiSakindofmaterialthathavebothferroelectricandmagneticorders，andtherehaveinteractionbetweentheorderparameters．Multiferroicmaterialhaveimportantphysicpropertyandgoodfuture，forthepastfewyear