稀土铁石榴石的粉体制备及其析晶行为研究
石榴石结构的R3Fe5O12（RIG）材料作为一种非常重要的磁性功能材料，在诸多领域具有广泛的应用。以YIG为代表的RIG晶体在近红外波段具有优良的磁光特性，在高性能磁光器件（光隔离器和磁光开关等）、光通讯、光信息处理等领域也得到了很多应用。其次，它还具有铁磁共振线宽窄，极低的磁阻尼等特性，在微波振荡器和微波滤波器等微波器件中具有重要应用。但是，由于YIG晶体的不一致熔化特性和复杂相关系等问题，高质量YIG晶体的生长是非常困难的。基于这些问题，本论文主要开展了以下研究工作： 1.采用固相法和溶胶-凝胶法制备了一系列Tb3Fe5O12（简称TIG）和Tb3-xBixFe5O12（Bi:TIG）粉体，并对其晶体结构和室温磁性能进行了系统分析和讨论。对于固相法合成，以Fe2O3、Tb4O7，Bi2O3为原料，需要在1320℃高温烧结得到纯相粉体。在溶胶-凝胶法中使用柠檬酸作为络合剂，与金属离子的比为1.2:1，当热处理温度达到800℃，可以得到纯相石榴石结构的Tb3-xBixFe5O12粉体（x=0,0.1,0.2,0.3,0.6,0.9）。TIG粉体在室温下具有铁磁性，经过铋离子取代后，随着Bi3+含量的增大，Tb3-xBixFe5O12的饱和磁化强度Ms和剩余磁化强度Mr都随之增大，这主要是由于铋离子引起的结构畸变和Fe3+—O2-—Fe3+超交换相互作用的改变造成的。 2.以无铅基Bi2O3为助熔剂，通过调整助熔剂的组分、溶质组成和温度制度，系统开展了YIG晶体的结晶习性研究。助熔剂Bi2O3的含量控制在45-60wt%，熔化温度控制在1200-1330℃，然后以1-3℃/h的速度缓慢冷却析晶，可以得到系列YIG结晶颗粒；六边形生长丘为YIG最常见的一种结晶形貌，立方晶系中[111]是原子排列的密堆积方向，（111）面的原子排列和相对应的衍射图像都是六边形，同时[111]也是立方YIG晶体的易磁化方向。YIG在结晶过程中还表现出明显的层状生长台阶，可能是由于螺旋位错引起。
稀土铁石榴石粉体;固相法;溶胶-凝胶法;晶体结构;磁性能
上海应用技术大学
硕士
化学工程
申慧;陆宝亮
2020
中文
TM271;TM205.1
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）