替位掺杂铁酸铋纳米材料的磁性与介电性能的研究

发布时间：2017-10-15 21:39

  本文关键词：替位掺杂铁酸铋纳米材料的磁性与介电性能的研究

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【摘要】：铁酸铋(BFO)是一种在室温下同时具有反铁磁性与铁电性的多铁材料,在传感器、存储器以及微波吸波等方面具有巨大的应用潜力。然而,由于其G型反铁磁结构导致了宏观上极其微弱的磁性,极大地限制了实际应用。本论文系统研究了单元素掺杂(Mg、Ca元素)和双元素共掺杂(Pr与Mg元素、Mg与Ca元素、La与Ni元素)BFO的结构、磁性、铁电性和介电性能。其中Mg掺杂BFO磁性显著提高,在已报道A位掺杂BFO材料中磁性最强,原因在于Mg~(~(2+))与Bi~(~(3+))离子的半径相差很大,Mg掺杂BFO的容忍因子接近钙钛矿稳定结构的极限值,使反铁磁结构产生巨大畸变,很大程度上释放了隐藏的磁矩。而且由于Mg~(~(2+))离子与氧空位构成的偶极子对氧空位产生钉扎作用,降低了材料漏电流,使得2mo1%掺杂BFO的铁电性也有所增强。鉴于Pr具有6s2孤对电子,我们采用Pr和Mg进行共掺杂来进一步提升铁电性。与预期一致,相比2mo1%的Mg单掺杂,Pr3mol%和Mg 2mol%共掺杂进一步提升了的铁磁性和铁电性,因此在传感器与存储器上具有应用潜力。对于La和Ni共掺杂BFO,磁性强于同浓度下的Pr和Mg共掺杂,这是由于Ni~(2+)与Fe~(3+)离子之间存在超交换作用。Ca掺杂BFO和Mg、Ca共掺杂BFO具有较高的电导率、介电常数和介电损耗,并且在X波段存在双吸收峰。其中,5mo1%的Ca掺杂BFO,当厚度为1.56mm时,X波段的吸波带宽达到3.4GHz,在超薄宽带微波吸收应用方面具有显著优势。
【关键词】：掺杂 铁酸铋 铁磁性 铁电性 介电性能
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 BFO材料的研究进展14-26
• 1.1 BFO的晶体结构及性能14-25
• 1.1.1 BFO的晶体结构15-16
• 1.1.2 BFO的磁性16-18
• 1.1.3 BFO的铁电性18-21
• 1.1.4 BFO的介电性能与微波吸收性能21-25
• 1.2 本论文的主要内容25-26
• 第二章 单离子替位掺杂BFO纳米材料的研究26-58
• 2.1 制备方法26-28
• 2.2 Mg掺杂BFO纳米颗粒的结构与性质28-43
• 2.2.1 结构29-33
• 2.2.2 磁性33-39
• 2.2.3 铁电性39-40
• 2.2.4 介电性能40-43
• 2.3 Ca掺杂BFO纳米颗粒的结构与性质43-57
• 2.3.1 结构44-48
• 2.3.2 磁性48-49
• 2.3.3 铁电性49-50
• 2.3.4 介电性能50-57
• 2.4 本章小结57-58
• 第三章 双离子替位掺杂BFO纳米材料的研究58-80
• 3.1 Pr、Mg共掺杂BFO纳米颗粒的结构与性质58-63
• 3.1.1 结构58-61
• 3.1.2 磁性61
• 3.1.3 铁电性61-62
• 3.1.4 介电性能62-63
• 3.2 Mg、Ca共掺杂BFO纳米颗粒的结构与性质63-73
• 3.2.1 结构63-68
• 3.2.2 磁性68-69
• 3.2.3 铁电性69-70
• 3.2.4 介电性能70-73
• 3.3 La、Ni共掺杂BFO纳米颗粒的结构与性质73-78
• 3.3.1 结构73-75
• 3.3.2 磁性75-76
• 3.3.3 铁电性76-77
• 3.3.4 介电性能77-78
• 3.4 本章小结78-80
• 第四章 结论80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 研究成果及发表的学术论文88-90
• 导师简介90
• 作者简介90-91
• 附件91-92

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