多鐵性材料BiFeO-,3-及其摻雜改性研究.pdf

1、蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文多鐵性材料BiFeO及其摻雜改性研究姓名：魏杰申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：薛德勝20080601量，從而大大抑制氧缺陷的產(chǎn)生，最終降低薄膜的漏電流，改善鐵電性能，這一結(jié)論可以得到X光電子能譜測(cè)試結(jié)果的有力支持。漏電流的降低使得壓摻雜BiFe03薄膜的鐵電性能得到進(jìn)一步改善；Zr摻雜BiFe03薄膜的磁滯回線顯示，隨著zr摻雜量的增加，薄膜的磁性有所增強(qiáng)。這種磁性的增強(qiáng)可能來源于BiFe03的螺旋磁結(jié)構(gòu)

2、受到破壞，因?yàn)閦r摻雜BiFe03薄膜的厚度都在70nm左右，接近于BiFe03的螺旋磁結(jié)構(gòu)周期(62rim)，這種周期螺旋磁結(jié)構(gòu)受到破壞，因而薄膜的磁性得到增強(qiáng)，但是這種磁性顯示出超順磁行為。在大多數(shù)的BiFe03薄膜中只顯示出類似超順磁性，為了真正實(shí)現(xiàn)BiFe03薄膜的室溫鐵電和磁性共存，我們?cè)贐it囑SrxFeo8MB0203系列陶瓷的基礎(chǔ)上，利用溶膠凝膠涂膜技術(shù)成功制備出磁性和鐵電性共存的BilxSrxFeo8Mno203系列薄

3、膜。磁性測(cè)量結(jié)果顯示出，薄膜的磁性得到極大地增強(qiáng)，而且這種增強(qiáng)的磁性明顯區(qū)別于先前的BiFe03薄膜的超順磁性，顯示出不為零的剩余磁化和矯頑場(chǎng)；同時(shí)，由于sr替代Bi減少了氧缺陷的產(chǎn)生，導(dǎo)致Bil哦SrxFeo8lVlno20a系列薄膜的漏電流和鐵電極化性能都得到明顯的改善，因而在BilxSrxFeo8MIlo203系列薄膜中真正實(shí)現(xiàn)了室溫鐵電性和磁性的共存。3)采用一種簡(jiǎn)單易行的溶膠氧化鋁模板法(尿素改性溶膠)制備了孔徑均勻的BiFe

4、03納米管，分析測(cè)試發(fā)現(xiàn)：BiFe03納米管在紫外可見光范圍有較強(qiáng)的光吸收，計(jì)算得知它的能帶寬度約為25eV，這說明BiFe03納米管適合于作為光催化材料；B肌03納米管的磁滯回線明顯區(qū)別于塊體，顯示出增強(qiáng)的磁性。這種磁性可能來源于納米晶粒的尺寸限制效應(yīng)，這種效應(yīng)的作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：a)隨著納米管的管壁厚度接近于BiFe03螺旋磁結(jié)構(gòu)周期，這種螺旋磁結(jié)構(gòu)受到抑制而增強(qiáng)納米管的磁性；b)晶粒表面的大量未能完全補(bǔ)償?shù)淖孕暙I(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)的磁

5、性。同時(shí)，這種納米顆粒系統(tǒng)存在較強(qiáng)的交換偏置(鐵磁性的表面層和反鐵磁核心之間的交換耦合)進(jìn)一步說明其磁性來源于納米晶粒的尺寸限制效應(yīng)。進(jìn)一步研究利用乙二胺四乙酸螯合溶膠制備的不同晶粒尺寸的納米BiFe03顆粒系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)這種納米顆粒系統(tǒng)的磁性明顯地顯示出對(duì)晶粒尺寸大小的依賴性，即隨著晶粒尺寸的減小(從86到49rim)，這種納米顆粒系統(tǒng)的磁性成線性增強(qiáng)，這進(jìn)一步佐證了BiFe03納米體系的磁性來源于納米晶粒的尺寸限制效應(yīng)?？傊?，本論文通過