Sm掺杂BiFeO3纳米纤维的电磁特性与光伏特性研究
铁酸铋(BiFeO3，BFO)是一种常温下同时具有铁电性和反铁磁性的单相多铁材料。作为一种多功能材料，它在多态存储器、新型磁电传感器、自旋电子器件等方面具有潜在的应用。本论文从一维结构的BFO出发，结合化学元素掺杂，通过静电纺丝法制备出一维结构的BFO以及Sm3+掺杂BFO纳米纤维。系统地研究了Sm3+掺杂对BFO纳米纤维的相结构、磁性、介电、铁电、压电以及光伏特性的影响。 退火后BFO纳米纤维的形貌为线形，直径约为100～200nm。XRD显示随着Sm3+浓度的增加，BFO的104衍射峰逐渐向右移动，并最终与110峰合并成一个单峰，使得BFO从菱形结构转变成四方或正交结构。相同浓度Sm3+掺杂BFO纳米纤维总是比纳米颗粒具有更高的磁性，其中BS10FO纳米纤维的磁性几乎是BS10FO纳米颗粒的2倍。磁性的增强与自旋周期摆线结构的破坏和纳米纤维表面自旋的增多相关。BS5FO纳米纤维在偏置电压下表现出更加明显依赖性，意味着BS5FO纤维存在更多的偶极距，其铁电性更好。Sm3+掺杂BFO纳米纤维的介电常数和损耗因子在250℃以下波动较小，它在微纳传感器、存储器、驱动器等方面具有应用前景。单根BFO以及Sm3+掺杂BFO纳米纤维的畴相在外电压下表现出180℃的切换特征，振幅在外电压下表现出应变特征，证明了纳米纤维的铁电和压电特性。制备的BFO纳米纤维-叉指电极器件和BS5FO纳米纤维-叉指电极器件表现出光伏效应，该器件具有较大的开路电压，并且BS5FO器件的光电转换效率比BFO器件增大了约1.65倍。
纳米纤维;铁酸铋;钐掺杂;相结构;电磁特性;光伏特性
北京化工大学
硕士
物理学
侯志灵
2019
中文
TB341
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）