《強磁場誘導Bi2FeCrO6多鐵性材料的製備及性能研究》是依託東北大學，由齊西偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：強磁場誘導Bi2FeCrO6多鐵性材料的製備及性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：齊西偉
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多鐵性材料同時具有兩種或兩種以上鐵性有序，在存儲和自旋電子器件等方面，具有誘人的套用前景。但是產生鐵電性和鐵磁性所必需的過渡金屬元素的d電子軌道相互對立，加上結構和對稱性等一些必要條件限制，使得單相多鐵性材料稀少。本研究以新型多鐵性Bi2FeCrO6為研究對象，採用兩步共燒陶瓷工藝進行了製備，重點研究了外加強磁場、顯微結構調控以及組分最佳化對多鐵性材料多鐵性的調製作用。研究表明，外加的強磁場會顯著影響B位離子的有序性、超交換作用和離子分布。我們研究外加強磁場（最大12T）對多鐵性材料結構及多鐵性的調製作用，一方面通過引入可控的外場，獲得影響多鐵性的物理機制，從而指導多鐵性材料組分設計；另一方面通過顯微結構調控和對Bi2FeCrO6進行A位、B位以及AB位同時摻雜的最佳化組分設計，協同其增強多鐵性能。該研究將有利於進一步理解多鐵性材料本質。
結題摘要
圍繞Bi、Fe、Cr三元固溶和稀土摻雜開展了製備、結構和性能研究。開展了水熱法製備工藝如水熱合成溫度、水熱反應時間、礦化劑濃度等因素對BiFeO3成相的影響和摻雜改性研究。研究表明，可以通過冷卻方式調控BiFeO3陶瓷的顯微結構和介電性能，一定量的A位La摻雜，有利於陶瓷介電常數提高；在1個大氣壓製備條件下，B位Cr摻雜的量不應超過0.1，Cr的摻雜有利於介電共振峰向高頻移動。探索了溶膠凝膠製備BiFeO3的工藝條件，並對其進行了A位和B位摻雜改性研究。研究發現，無論是稀土元素La、Dy、Ho、還是Tb的A位摻雜，隨著摻雜量的增加，均使得BiFeO3陶瓷的最強峰和次強峰雙峰逐漸合併，並逐漸向高角度移動。A位稀土元素摻雜，有利於晶粒細化，介電性能的提高，同時A位Dy、Ho、Tb的摻雜，增強了BiFeO3的磁性能。B位Sc摻雜使得介電常數呈現降低的趨勢。採用旋塗法製備了BiFeO3及其摻雜薄膜，結果表明，B位Sc摻雜薄膜的適宜摻雜水平為10%，雙剩餘極化強度16.14μC/cm2，鐵電性能顯著增強。AB位聯合摻雜Bi0.9-yDyyLa0.1Fe0.9Sc0.1O3薄膜的適宜Dy摻雜量為0.05%，雙剩餘極化強度15.44μC/cm2。xBiFeO3-(1-x)Ni0.2Zn0.2Cu0.6Fe1.90O4復相體系，隨著鐵氧體含量的增加，複合體系的飽和磁化強度線性增加，共振峰向低頻移動。採用溶膠凝膠自燃燒法可以在室溫得到BiFeO3粉體。自燃燒本質是熱激發的氧化還原反應。FeCrO3單體可以採用自燃燒工藝輔助700℃預燒獲得。高壓實驗表明，進一步增加反應壓力到6GPa，有可能獲得純的Bi2FeCrO6相。強磁場實驗表明，施加一定的強磁場（12T）具有細化晶粒和降低飽和磁化強度的作用。上述研究結果，將有利於推動Bi2FeCrO6純相的製備，為其性能研究和最佳化奠定基礎，加深對多鐵性本質的理解。
