a位pr ho掺杂对bifeo3结构和多铁性能的影响word格式论文.docxVIP

摘要多铁材料因其同时具备铁磁性和铁电性，而且两者之间存在着磁电耦合作 用，克服了单一铁磁或铁电材料应用上的不足，已经成为目前热门的新型多功 能材料；在众多多铁材料中，BiFeO3 由于其远高于室温的反铁磁奈尔温度 (673K)和铁电居里温度(1103K)，使得其很有可能成为未来被广泛应用的多铁材 料，引起了研究人员的高度关注，但不足之处是：一方面，其磁有序是一种G- 型反铁磁有序，导致在外场下的磁电耦合效应比较不明显；另一方面，其体相 材料中由于大量存在着氧空位等缺陷，导致铁电极化较弱，这两方面都在很大 程度上限制了其应用前景。实验研究表明，在BiFeO3中，A位的稀土掺杂能够 在抑制氧空位提高铁电性的同时，增强磁性，因而本论文也采取这种A位稀土 元素掺杂的方法来改善BiFeO3的多铁性能。我们选择了两种掺杂体系来作为本论文的研究对象，分别是：Pr掺杂体Bi1-xPrxFeO3 (x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)以及Ho掺杂样品Bi0.85La0.1Ho0.05FeO3，本论文的主要研究内容以及结果如下：采 用 快 速 液 相 烧 结 工 艺 ， 制 备 出 纯 相 的 Bi1-xPrxFeO3 以 及 Bi0.85La0.1Ho0.05FeO3样品；XRD表征发现在Pr的掺杂量x=0.2 的时候发生了从菱 方到正交的结构相变。样品磁性的测量分析发现，两个不同的掺杂体系，掺杂 均能够提高BiFeO3的磁性。Bi1-xPrxFeO3系列样品的铁电、漏导表征显示，随着稀土元素的取代掺杂， 样品的漏导得到较大的减小，铁电性增强。磁化后的样品的介电常数得到了明 显的提高，表明Bi1-xPrxFeO3系列样品具有磁电耦合的特性。与Bi1-xPrxFeO3系列样品类似，Ho掺杂也在一定程度上提高了样品的铁电 性能，介电温谱测量发现，在 643K左右的时候介电常数出现峰值，这是由于 样品存在着磁介电耦合效应引起的，接着对磁场磁化后的样品进行了铁电性能 测试，发现经过磁化后的样品能够表现出更高的铁电极化强度，进一步说明了 掺杂后的材料具有磁电耦合的特性。关键词：多铁材料；BiFeO3；掺杂；陶瓷；磁电耦合AbstractMultiferroics materials are the materials that exhibit both ferromagnetism and ferroelectricity, also presence a coupling between them. Because of its excellent property, it becomes a hot multifunctional material. In all of these materials, BiFeO3 shows a high anti-ferromagnetic and ferroelectric orders temperature (TN=673K, Tc=1103K), made it likely to become to a widely used multiferroics materials at room temperature. However, due to its high leakage and weak ferromagnetism BiFeO3 is unsuitable for applelication. Many investigations revealed that partialsubstitutions of rare-earth ions (e.g., La3+, Nd3+, or Sm3+) for bismuth help ineliminating the secondary phase along with a structural phase transition improving ferroelectric properties of BiFeO3. The introduction of rare-earth cations in BiFeO3 seems to increase the magnetocrystalline anisotropy, thus making the cycloidal spin structure energetically unfavorable.We have chosen two doping systems as subject of our research, Pr doped Bi1- xPrxFeO3 system (x=0,0.05,0.1,0.15,0.2) and Ho doped