《Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷的磁性摻雜與多鐵性研究》是依託湖北大學，由陳曉琴擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷的磁性摻雜與多鐵性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳曉琴
- 依託單位：湖北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多鐵材料由於不但具備單一的鐵電性和鐵磁性等性能，而且通過鐵電性和鐵磁性的耦合協同作用能產生一些新的功能，大大拓寬多鐵材料的套用範圍，因而受到廣泛關注。本項目擬採用傳統固相反應法，製備磁性元素Fe、Co和Ni摻雜的Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷。通過調整摻雜元素的摻雜濃度，摻雜位置，摻雜方式，工藝條件和後退火氣氛等製備參數，期望獲得同時具有滿意鐵電性、良好室溫鐵磁性和室溫磁電耦合效應的多鐵材料；結合穆斯堡爾譜、EXAFS和XPS等技術研究磁性摻雜原子在Bi3.15Nd0.85Ti3O12中的實際價態和占位分布，揭示磁性元素摻雜Bi3.15Nd0.85Ti3O12體系的磁性起源，並初步探索磁性元素摻雜對Bi3.15Nd0.85Ti3O12多鐵性能影響的內在機理。該項目的實施將豐富多鐵材料的相關物理機制，為開發新型單相多鐵材料奠定實驗和理論基礎。
結題摘要
多鐵材料不但具有單一的鐵電性和鐵磁性，鐵電性和鐵磁性之間的耦合協同作用還能產生一些新的功能，大大拓寬多鐵材料的套用範圍，因而受到廣泛關注。本項目採用傳統固相反應法，製備了磁性元素Fe、Co 和Ni 摻雜的Bi3.15Nd0.85Ti3O12 （BNT）陶瓷。在項目的實施過程中，發現磁性元素的摻雜，確實為鐵電BNT陶瓷引入了室溫的鐵磁性,並在部分樣品中，測到了較強的磁電耦合。大量的重複性實驗表明，就摻雜位置而言，B位磁摻雜比A位磁摻雜更能提升材料的室溫磁性；就摻雜方式而言，與單摻磁性元素樣品相比，在磁性元素B位共摻雜的BNT陶瓷樣品中，不僅可以測到增強的多鐵性，還能測到較大的磁電容值。X射線光電子能譜的分析表明，三價磁性離子進入鐵電基體後，由於鐵電材料中不可避免的氧空位的存在，會有部分磁性離子由三價變為二價。在電場作用下，部分電子跳躍於不同價態磁性離子間。這種電子的跳躍，在有外加磁場的情況下更加容易發生，因此產生了觀測到的磁電容效應。我們的研究結果表明，磁摻雜BNT樣品，同時具有室溫的鐵電性、鐵磁性和磁電耦合效應，達到了既定的研究目標。
