BiFeO-,3-、YFeO-,3-與YMnO-,3-基陶瓷的介電弛豫與多鐵性.pdf

1、多鐵性材料是指具有鐵電、(反)鐵磁與鐵彈三種有序中兩種或兩種以上的鐵性材料。由于其豐富的物理內(nèi)涵與誘人的應(yīng)用前景，多鐵性材料正成為凝聚態(tài)物理與材料科學(xué)的熱點研究領(lǐng)域。本文系統(tǒng)地研究了BiFeO3、YFeO3與YMnO3基陶瓷的微結(jié)構(gòu)、介電弛豫與多鐵性，并討論了其物理本質(zhì)，得到以下主要結(jié)論：
　　 采用固相反應(yīng)法制備了(Bi1-xNax)(Fe1-xNbx)O3(x=0.1，0.3和0.5)陶瓷，并評價了其介電、鐵電和磁學(xué)性能。在

2、BiFeO3中引入NaNbO3后，隨著后者含量的增加將依次形成菱方結(jié)構(gòu)的BiFeO3基固溶體與贗立方結(jié)構(gòu)的(Bi1-xNax)(Fe1-xNbx)O3固溶體鈣鈦礦相。由于漏導(dǎo)的明顯降低，在所研究的(Bi1-xNax)(Fe1-xNbx)O3陶瓷的所有成分中都測得了更加規(guī)則的電滯回線，且隨著NaNbO3含量的增加，自發(fā)極化強(qiáng)度Pr增大。在550 K-600 K和650 K-710 K溫度區(qū)間，(Bi0.9Na0.1)(Fe0.9Yb0.1

3、)O3陶瓷中存在著兩個介電弛豫。低溫介電弛豫和點缺陷相關(guān)；而高溫介電弛豫和反鐵磁轉(zhuǎn)變相關(guān)。同時(Bi0.9Na0.1)(Fe0.9Nb0.1)O3陶瓷在室溫存在弱鐵磁性。
　　 采用固相反應(yīng)法制備了YFeO3陶瓷，并評價了其介電和磁學(xué)性能。在123—350K和400—623 K溫度區(qū)間，YFeO3陶瓷中存在兩個介電弛豫，并在二者之間存在一個介電常數(shù)平臺。低溫介電弛豫是一個本征的熱激活過程，符合Arrhenius定律，其激活能和電

4、子鐵電體的激活能非常接近；而高溫介電弛豫和點缺陷相關(guān)。同時YFeO3陶瓷在室溫具有弱鐵磁性。
　　 用放電等離子體燒結(jié)(SPS)方法在較低溫度和非常短的時間內(nèi)成功制備了YFe1-xMnxO3(x=0.1，0.2和0.4)致密陶瓷，并評價了其介電、鐵電和磁學(xué)性能。所研究的YFe1-xMnxO3陶瓷的所有成分中都存在一個明顯的介電弛豫，它是一個熱激活的過程，遵循Arrhenius定律，且隨著Mn含量的增加，激活能降低。對于不同成分分

5、別在123 K和153 K測得了規(guī)則的電滯回線。同時，所研究的YFe1-xMnxO3陶瓷的所有成分在室溫都具有弱鐵磁性。這說明，通過Mn替代Fe，可在維持YFeO3較好室溫鐵磁性的基礎(chǔ)上，得到良好的鐵電性。
　　 用SPS原位合成結(jié)合熱處理的方法成功制備了致密單相的YMnO3陶瓷，并評價了其介電、鐵電和磁學(xué)性能。和固相反應(yīng)法相比，制備過程大為簡化。YMnO3陶瓷在低溫區(qū)(160-300 K)存在一個明顯的介電弛豫，它是一個熱激活

6、的過程；在較高的溫區(qū)(300-420 K)存在一個介電常數(shù)臺階。YMnO3陶瓷在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下具有弱鐵磁性。
　　 此外，本研究還采用SPS原位合成結(jié)合熱處理的方法成功制備了YMn0.8Fe0.2O3致密陶瓷，并評價了其介電、鐵電和磁學(xué)性能。YMn0.8Fe0.2O3陶瓷的介電溫譜與YMnO3陶瓷非常類似，在低溫區(qū)(150-390 K)存在一個明顯的介電弛豫，它是一個熱激活的過程；在較高的溫區(qū)(300-450 K)存在一個介