BiFeO_3多晶纳米颗粒的二元掺杂制备及性能研究.pdf

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5、指在同一个相中同时具有铁电性(反铁电性)、铁磁性(反铁磁性)和铁弹性(反铁弹性)中两种或以上性质的功能材料。多铁磁电材料中铁电性和铁磁性共存，形成磁电耦合效应(ME)。使其在磁电存储器、自旋电子器件和传感器等方面具有广泛的应用前景。BiFeO3的反铁磁转变温度(TN~640K)和铁电转变温度(TC~1100K)都高于室温，因此在室温下能同时表现出铁电性和反铁磁性。然而，单相样品制备难、较大的漏电流和较小的铁磁性阻碍BiFeO3的磁电耦合效应的实现。我们通过A位和B位离子掺杂观察BiFeO3结构相变、形貌、光学、铁电和铁磁性能。本文的研究内容和主要结

6、论如下：1.通过溶胶凝胶方法合成了BiFeO3(BFO)、Bi0.8Er0.2FeO3(BEFO)、Bi0.8Er0.2Fe0.9Mn0.1O3(BEFMO)和Bi0.8Er0.2Fe0.9Co0.1O3(BEFCO)纳米颗粒。扫描电子显微镜(SEM显示BFO颗粒的平均尺寸约为200nm，BEFO的颗粒小于100nm，BEFMO和BEFCO颗粒小于60nm。测量了样品的X射线衍射光谱并利用Jade软件进行分析。BFO为菱方相(R3c)，BEFO、BEFMO和BEFCO为正交相(Ibmm)。掺杂样品尺寸的减小及结构改变增强了铁电性和铁磁性，并且呈现一

7、致的变化规律。掺杂样品中的缺陷偶极子复合物(DDCs)有利于增强铁电性。样品BEFMO表现出最高的饱和磁化强度(Ms)和剩余磁化强度值(Mr)，这可能是由于铁磁畴和反铁磁畴的交换相互作用。2.通过溶胶凝胶法制得纯的BiFeO3及Mn、Zn掺杂的BiFeO3。X射线衍射、拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱表明掺杂导致结构相变。利用Fullprof软件对X射线衍射光谱进行了分析。掺杂5%和10%Zn的微晶呈现菱形对称结构(R3c)。掺杂5%Mn的同时含有菱形(R3c)和四角结构(P4mm)，10%Mn的样品只包含四角结构(P4/mbm)。与纯的BiFeO3相

8、比，Mn-Zn掺杂样品在紫外可见漫反射中呈现明显的蓝移与直接光学带隙数值减小。Mn离子来取代Fe，增强了铁磁性，而Zn来掺