尖晶石多铁性锰、铁氧化物的制备及其磁电性能

发布时间：2018-04-06 04:03

  本文选题：多铁性　切入点：巨介电性　出处：《南京航空航天大学》2017年硕士论文

【摘要】：近年来,多铁材料由于其磁电耦合效应而被广泛地运用在信息存储、传感器等多种领域,这引起了人们对多铁材料研究的广泛关注。目前关于多铁材料的研究大多集中在钙钛矿结构的材料中,在尖晶石结构材料中还没有相关的研究。本论文以具有尖晶石结构的钒酸锰(MnV2O4)和钒酸铁(FeV2O4)为研究对象探究了尖晶石结构材料存在多铁性的可能性。系统研究了难合成尖晶石结构材料的制备工艺、磁学电学相关性能。这对日后拓展多铁材料的研究和应用领域具有重大的意义。首先,通过真空固相反应法制备了在950℃下制备了钒酸锰粉末,并首次在1250℃制备了高致密度,性能稳定的钒酸锰陶瓷。随后对钒酸锰陶瓷进行了相结构、微观结构、磁学和电学性能的研究。结果表明在1250℃下烧结的陶瓷密度达到了5.7g/cm3,理论密度达到了96%,晶粒尺寸约20μm。磁学性能测试表明在57K以下钒酸锰具有亚铁磁性,饱和磁化率3emu/g。电学性能测试表明在80K以下出现铁电极化,最大铁电极化达到0.01pC/mm2,并且在270K首次发现钒酸锰陶瓷存在巨介电性,介电常数高达560000,介质损耗在270K之后迅速升高,陶瓷电阻率随着烧结温度的升高而减小。其次,为了更加真实、详细地研究钒酸锰材料的性能,我们利用多晶钒酸锰通过光学浮区法制备钒酸锰单晶材料。并对单晶进行了晶体取向、磁学和电学性能的研究。实验结果表明:制备的单晶取向为(333)方向,在56K下为亚铁磁性并在80K以下存在铁电极化,最大铁电极化达到0.095pC/mm2。同样在270K附近存在巨介电性,最大介电常数达到5×106,介质损耗由于巨介电温度后低的电阻率导致较大漏电流而迅速上升。最后,为了验证其他尖晶石结构材料存在多铁性的可能,实验通过多步反应法在1100℃下制备了钒酸铁粉末,且利用光学浮区法在1800℃下制备了钒酸铁单晶。实验结果表明单晶的取向为(111)方向。在90K以下为亚铁磁性,铁电极化出现在76K以下并随着温度的降低在10K达到了最大值61pC/mm2。单晶的介电常数随着温度的升高不断增加,平行于晶体生长方向的样品在297K达到225000,垂直于晶体生长方向的样品介电常数较之略小,由于较小的电阻率使得样品有较大的介质损耗。
[Abstract]:In recent years, ferromagnetic materials have been widely used in many fields such as information storage, sensors and other fields because of their magneto-electric coupling effect.At present, most of the researches on multi-iron materials are focused on perovskite structure materials, but there is no related research in spinel structure materials.In this paper, the possibility of the existence of multi-iron in spinel structure materials was investigated by using manganese vanadate (MnV _ 2O _ 4) and ferric vanadate (Fe _ (V _ 2O _ 4)) as the object of study.The preparation process and magnetoelectric properties of refractory spinel structure materials were systematically studied.It is of great significance to expand the research and application of multi-iron materials in the future.Firstly, manganese vanadate powder was prepared by vacuum solid state reaction at 950 鈩，

本文编号：1717864