多铁性铁酸铋材料及性能研究

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多铁性材料是一种因为结构参数有序而导致铁电性(反铁电性)、铁磁性(反铁磁性)、铁弹性同时存在的多功能材料。铁酸铋(BiFeO3)作为一种典型的单相多铁性材料,其功能特性的耦合赋予了它特殊的使用性能,可望广泛应用于滤波器、传感器与执行器、存储器及非线性光学器件,成为当前的研究热点。本论文以BiFeO3(BFO)为主要研究对象,采用低温自蔓延燃烧“软化学”工艺制备结构稳定的BiFeO3纳米多晶粉体。在深入分析BiFeO3纳米粉体和陶瓷的改性机理的基础上,同时采用电化学阴极沉积法制备含BiFeO3相的薄膜,对材料和工艺问题作了创新性和探索性研究。我们试图探讨新的制备方法,制备出纯净单相的BiFeO3,使深入研究BiFeO3中的磁电相关性成为可能。主要有以下方面的内容:1.详细研究了用低温自蔓延燃烧工艺获得BiFeO3纳米粉体,对制备过程中的各主要影响因素进行了研究,系统的介电性能的影响及其改性机理。利用低温自蔓延燃烧“软化学”工艺制备结构稳定的BiFeO3纳米多晶粉体。研究了不同的制备工艺条件下纳米粉体的性能,利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对粉体结构、性能进行了分析使纳米粉体制备工艺得到一定改善。2.研究了低温燃烧法结合快速烧结制备多铁性BiFeO3陶瓷。利用RTA快速退火技术对BiFeO3进行Ba掺杂改性,得到了最佳磁滞回线、电滞回线和最佳掺杂比.对于Bi1-xBaxFeO3体系,当x=0.1、0.2时,属于菱形钙钛矿结构。钡引起Fe3+-O-Fe3+和Fe4+-O-Fe3+的键角改变,使这个体系具有铁磁性。3.采用电化学阴极沉积法,在硝酸盐水溶液中,制备了ITO基片上生长含铁酸铋相的薄膜。探讨了薄膜生长机理,研究了不同工艺条件对薄膜成分、物相的影响。
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