《Bi5Fe0.5M0.5Ti3O15(M=Cr,Mn)室溫多鐵薄膜磁--電性能研究》是依託揚州大學,由孫慧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名:Bi5Fe0.5M0.5Ti3O15(M=Cr,Mn)室溫多鐵薄膜磁--電性能研究
- 項目類別:青年科學基金項目
- 項目負責人:孫慧
- 依託單位:揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多鐵性材料不僅同時具有鐵電性和磁性,而且兩者之間存在耦合,可以實現磁-電相互調控,在多態器件方面有著潛在的套用前景。對四層層狀鈣鈦礦多鐵材料的研究發現,不同的磁性離子耦合能明顯改善樣品室溫下的鐵電性和磁性,但磁性能的起源和磁電相互作用機制等問題還沒形成統一的認識。針對以上問題,本項目擬用濕化學法製備四層層狀鈣鈦礦Bi5Fe0.5M0.5Ti3O15 (M=Cr,Mn)薄膜,研究不同電子構型磁性離子之間的相互作用對材料磁性、鐵電性及磁電效應的影響。同時通過調整製備工藝和選擇不同的襯底,改變薄膜的取向和應力,研究取向和應力等對薄膜磁性和磁電效應的影響。探討四層層狀鈣鈦礦材料中的磁性和磁電相互作用等機制,為提高層狀鈣鈦礦的多鐵性提供實驗依據。
結題摘要
單一功能材料已經不能滿足功能多樣化實際套用的需要,探索多功能化材料是未來科技發展的必然趨勢。層狀鈣鈦礦氧化物因其特殊的晶體結構可以在單相體系中實現多種參量的共存和耦合,成為研究熱點。本項目原計畫是製備Bi5Fe0.5M0.5Ti3O15 (BFMT, M = Cr, Mn)薄膜並研究其多鐵性,在實際實施中,製備出的兩種BFMT薄膜儘管其鐵電性良好,而室溫下表現為順磁性,因此我們將原計畫中的Cr/Mn改成Ni,並從提高層狀氧化物磁性能的角度開展了以下工作:(1) 對四層結構的Bi5FeTi3O15 (BFTO)進行A/B位摻雜改性研究,研究發現,少量Ni摻雜(BFNT)能有效提高材料的磁轉變溫度,BFNT室溫下呈弱鐵磁性且有良好的鐵電性。同時BFNT納米材料有良好的光催化性質,Ni摻雜不僅可以提高可見光的光催化效率,且可以實現催化後的磁回收,避免材料對水體造成二次污染。在Co摻雜的BFTO (Bi5Fe0.5Co0.5Ti3O15: BFCT)的基礎上用鑭系元素對A位進行摻雜改性,發現A位摻雜能夠進一步提高磁性,原因是A位摻雜能進一步傾斜Fe-基和Co-基次晶格。特別有意義的是,在Gd摻雜的BFCT樣品中發現了磁介電現象,在190 K—280 K, 在0.7 T 磁場作用下,MDC可達到1.8 %,分析其磁介電為本徵行為。(2) 為進一步提高材料的磁性,我們用增加磁性離子層的方法,對五層層狀鈣鈦礦進行B位摻雜改性研究。研究發現,增加磁性離子層是一種有效地提高材料磁性的方法,同時在A位用Sr取代Bi能有效提高材料的鐵電性能。上述研究結果,為層狀鈣鈦礦氧化物的在多功能複合及調控方面提供了實驗依據。