BaTiO3陶瓷的制备及其掺杂改性研究
多铁性材料能在单一的变量下，调控材料的多项性能，从而实现多维度调节，因此具有广泛的应用前景。但能在室温下同时表现出两种或两种以上良好的铁性有序的材料几乎没有。本文套用稀磁半导体的理念，通过在传统铁电材料BaTiO3中掺入过渡金属Mn离子，实现了铁磁性与铁电性的共存。本文系统研究了BaTi1-xMnxO3(x=0.02，0.04，0.06)、Ba1-xLaxTi0.96Mn0.04O3(x=0,0.03,0.07)和Ba0.92Ca0.08Ti1-xMnxO3(x=0.02，0.04，0.06)的物相结构、介温特性、铁电性、室温磁性、FC/ZFC曲线以及漏电流等特性。 1.物相结构：以上多个掺杂系列样品的XRD衍射峰均较尖细突出，说明样品结晶度良好。和1100℃烧结后的BaTi0.96Mn0.04O3衍射峰相比，样品经1000℃烧结后六角相消失，同时，和经过1100℃烧结的A位掺杂了的样品相比，六角相也遭到抑制。说明低温和A位掺杂均可有效抑制六角相形成。 2.室温磁性：三种组分的样品在室温下均表现出铁磁性，但均没有达到饱和。说明除铁磁作用外，样品中还存在其他形式的磁作用，从M-T曲线拟合得外推温度θ<0，表明样品中存在反铁磁相互作用。样品Ba1-xLaxTi0.96Mn0.04O3(x=0,0.03,0.07)的 FC和ZFC曲线完全重合且无相变，表明了样品中存在顺磁相互作用的。对材料中存在的铁磁、反铁磁、顺磁相互作用我们从微观方面给予了讨论。 3.室温铁电性：仅在B位引入较多的Mn离子，导致 BaTiO3铁电性遭到抑制。除Ba0.93La0.07Ti0.96Mn0.04O3外，以上多个掺杂系列的其他样品在室温下均表现出较好的铁电性。其中以 Ba0.92Ca0.08Ti1-xMnxO3的电滞回线最好，极化强度最大。且Ba1-xLaxTi0.96Mn0.04O3和Ba0.92Ca0.08Ti1-xMnxO3室温铁电性均优于BaTi1-xMnxO3，说明A位掺杂可有效抑制因Mn掺杂导致的铁电性的衰退。 综上所述，在传统铁电材料 BaTiO3中掺入过渡金属离子可向其中引入磁性，但会抑制其铁电性。而同时在A位引入较小半径的离子则可抑制六角相生成因而能有效抑制其铁电性衰退，并可改善其室温铁磁性。
多铁性材料;BaTiO3陶瓷;掺杂改性;铁电性;铁磁性
华中科技大学
硕士
材料物理与化学
袁松柳
2015
中文
TM28
66
2016-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）