多鐵性材料BiFeO3溶膠—凝膠制備及磁性研究.pdf

1、作為一種典型的單相多鐵性材料,鉍鐵氧體(BiFeO3)具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu),是少數(shù)在室溫下同時(shí)具有鐵電性和磁性的材料之一,室溫下呈反鐵磁有序(尼爾溫度為673 K)和鐵電有序(鐵電居里溫度為1103 K)。BiFeO3剩余極化值Pr可達(dá)到90μC/cm2,接近強(qiáng)鐵電材料鋯鈦酸鉛(PbZrxTi1-xO3)的性能,成為無(wú)鉛鐵電材料的重要候選材料之一。因而,BiFeO3在新型存儲(chǔ)器件,自旋電子器件方面都有著廣泛的應(yīng)用前景并受到了廣泛的關(guān)注。

2、>　　目前,盡管通過(guò)解決BiFeO3薄膜的漏導(dǎo)獲得了大的剩余極化,其室溫下弱的磁性卻沒(méi)有得到大的改善,離應(yīng)用還有差距。因此如何增強(qiáng)BiFeO3的磁性是目前需要解決的最主要的問(wèn)題。另一方面,BiFeO3中Fe容易出現(xiàn)變價(jià),導(dǎo)致漏導(dǎo)增加,也影響其本身的磁性質(zhì)。
　　因此如何獲得具有純相BiFeO3也很重要。此外,人們?cè)诰哂虚L(zhǎng)波長(zhǎng)反鐵磁(AF)有序的稀土錳氧化物GdMnO3中也發(fā)現(xiàn)了磁性有序與鐵電有序共存,它是另外一種新型的磁電耦合材料

3、?？紤]到這兩種體系在未來(lái)的微型器件領(lǐng)域的應(yīng)用,如何合成低維納米尺度的樣品及與之關(guān)聯(lián)的物性研究顯得非常迫切。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果摘要如下:
　　1.采用溶膠—凝膠法制備了Bi0.9-xGdxLa0.1FeO3(x=0.3,0.5,0.6和0.7)樣品,研究了這一體系的晶體結(jié)構(gòu),紅外、磁化強(qiáng)度和超聲等性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),在磁化曲線(xiàn)M—T上出現(xiàn)了負(fù)磁矩現(xiàn)象,并且在溫度補(bǔ)償點(diǎn)附近矯頑力達(dá)到了最大值。我們對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了深入

4、的研究。
　　研究表明體系存在兩種磁晶格:Fe3+離子磁晶格與Gd3+離子磁晶格,這兩種磁晶格之間通過(guò)反鐵磁耦合;因?yàn)閮煞N磁晶格的凈磁矩MFe和MGd大小不相等,而方向相反,形成了亞鐵磁性。
　　2.把模板法的優(yōu)點(diǎn)和簡(jiǎn)單的溶膠—凝膠工藝結(jié)合起來(lái),在納米氧化鋁模板孔洞中成功地制備了大面積、高填充率、致密的BiFeO3的有序納米管陣列。這一結(jié)果被場(chǎng)發(fā)射電子掃描電子顯微鏡(FE-SEM),透射電子顯微鏡(TEM)以及選區(qū)電子衍射(