多铁性钛酸锶钡基功能陶瓷材料的制备及性能研究

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多铁性材料是一种同时具有磁、电性能的多功能材料,材料的同一个相中包含两种及两种以上铁的基本性能,通常铁电/压电材料是电绝缘的,而磁性材料是导电的,因而两类材料通常是不兼容的。多铁性材料则是将这两类不同的特性集于一身,呈现铁电、铁磁、铁弹等两种或两种以上铁性有序共存,更为重要的是,由于多种序参量之间的相互耦合作用会产生新的效应。本论文主要是通过高温固相法制备掺杂不同浓度钛酸锶(SrTiO3)的钛酸锶钡/铁酸钕铋(BST/BNFO)复合材料,钛酸锶钡/钡铁氧体(BST/BFO)复合材料,通过调节烧结温度和组成来提高材料室温下的自发极化强度和磁学性能,以期制备出具有强磁电耦合的多铁性材料。实验主要的研究体系为BST+BFO和BST+BNFO系列陶瓷,论文中对陶瓷制备过程和电性能等进行了相关测试和表征:(1)采用高温固相法制备了0.97Ba1-xSrx TiO3与BaFe12O19共掺杂的系列陶瓷材料,掺杂不同浓度浓度钛酸锶(SrTiO3)的钛酸锶钡/铁酸钕铋(BST/BFO)复合材料,探究了不同SrTiO3掺杂量对材料的铁磁性和铁电性的影响以及不同烧结温度对材料的铁磁性的影响。实验结果表明,所制备的BST/BFO系列陶瓷在室温下同时表现出良好铁磁性和铁电性,随着SrTiO3掺杂量的增多,样品的铁磁性增强,铁电性能也有所增强。其中,当x=0.20时,样品的剩余磁化强度最大,Mr=1.42emu/g。样品表现出较好的磁电耦合性能。样品表现出较好的磁电耦合性能。(2)采用高温固相法制备了0.97Ba1-xSrx TiO3与Bi0.8Nd0.2FeO3共掺杂的系列陶瓷样品,掺杂不同浓度浓度钛酸锶(SrTiO3)的钛酸锶钡/铁酸钕铋(BST/BNFO)复合材料,研究了不同SrTiO3掺杂量对材料的铁磁性和铁电性的影响,分析实验结果可知材料的磁电耦合效应并不仅仅取决于磁性大小,还可能是由于材料中的两种材料的组成相差较大造成的。实验结果表明,所制备的BST/BNFO系列陶瓷在室温下同时表现出良好铁磁性和一定的铁电性。随着SrTiO3掺杂量的增大,样品的铁磁性增强,铁电性减弱甚至消失。所以当X=0.25时样品的饱和磁化强度达到最大,为2.5emu/g,样品表现出较大的铁磁性和较好的铁电性,剩余磁化强度Mr=0.9 emu/g。
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