多铁性铁酸铋陶瓷的放电等离子体烧结与性能研究

发布时间：2021-03-27 10:41

　　中国制造2025、量子通信以及5G通讯技术等对于电子信息材料提出了更高的性能指标要求。铁酸铋作为一种具有较高尼尔温度和居里温度的无铅多铁性材料,其具有的多铁性耦合有望在自旋电子学和信息存储器件等领域得到广泛应用。然而,BiFeO₃材料仍存在诸多问题:在高温烧结时Bi容易挥发,在材料内部产生氧空位;由于热力学不稳定,容易生成Bi₂Fe₄O₉和Bi₂₅FeO₃₉等杂相;漏电流密度较大;反铁磁螺旋结构导致宏观磁性较弱等。鉴于此,本论文通过溶胶-凝胶法结合放电等离子体烧结技术在较低温度制备出高致密度、高纯度BiFeO₃陶瓷;分别采用稀土元素Nd/Sm取代A位Bi³⁺、高价过渡金属元素Zr/Nb取代B位Fe³⁺以及A和B位共掺杂（Ba-Zr、Sr-Zr、Nd-Nb、Sm-Nb）,研究掺杂元素种类、含量对陶瓷微观组织、介电、铁电和磁性的影响,详细分析了相演变过程及与性能之间的关系,并阐述了其漏电机理。在... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

多铁性和磁电耦合材料之间的关系

哈尔滨工业大学工学博士学位论文铁电和铁磁共存以及磁电耦合在基础物理领域具有重要的研究价值[2, 5]在磁存储介质材料中有着极其广阔的应用前景，极大可能成为一种集铁料和铁磁材料的优点于一身的性能优异的新型记忆材料而备受关注。图 1-1 多铁性和磁电耦合材料之间的关系Fig.1-1 Relationship between multiferroic and magnetoelectric materials[1]

结构即属于这 10 种结构中的一种[9, 10]。想的钙钛矿 ABO3结构为简单立方晶胞，空间群为 Pm3m[9, 10]钙钛矿的晶体结构图。其中，离子半径较大的 A 位阳离子位于，与氧原子构成 12 配位。半径较小的 B 位阳离子占据立方体子形成 6 配位，并且构成 BO6八面体，氧离子位于八面体面心在的材料往往为了降低对称性而并非是标准的立方结构[11]。早在 1970 年由 Michel 等人通过 X 射线衍射和中子衍射技术对品和 BiFeO3多晶粉末样品进行分析得出[4, 12]。后来经验证，立方结构（扭曲的菱形钙钛矿结构），属于 R3c 空间群（a=50 ，α = 89.30°）[13, 14]，相邻的 FeO6八面体沿[111]极化轴方向 11°[13, 14]，使得晶体具有较低的能量且沿着[111]方向进行自发结构如图 1-5。该结构容易受到温度、应变以及组分变化的影。在高温时（>1100 K），铁酸铋结构会发生一级相转变，由 Rm 和正交 γ 相[8, 15, 16]，并且通过掺杂其他元素或者形成固溶体不同的相结构（单斜、四方、正交或者三斜）和相界[17-21]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]掺杂对铁酸铋薄膜漏电流及铁电性的影响[J]. 谢元涛,王凤起,张弋泽,蔡苇.  表面技术. 2018(01)
[2]弛豫多铁性材料研究进展[J]. 魏永星,靳长清,曾一明.  无机材料学报. 2017(10)
[3]晶粒尺寸对铁酸铋薄膜性能调控研究进展[J]. 王巍,曾志欣,邓小玲,高荣礼.  电子元件与材料. 2017(08)
[4]铁酸铋基多铁陶瓷的微观结构和介电性能研究[J]. 王大伟,王青山,王美丽,刘峰斌,赵全亮,崔岩.  压电与声光. 2015(05)



本文编号：3103366