摘要
由于其丰富的物理内涵与巨大的潜在应用价值，多铁性材料已成为凝聚态物理与材料科学领域的研究热点。多铁性材料是指具有两种及以上初级铁性并存在初级铁序间耦合效应的材料。其中，最近最受关注的是磁电耦合多铁材料。然而，由于其电子结构的互斥性，自然界很少(反)铁磁铁电共存的化合物，而仅有的少数(反)铁磁铁电化合物的铁电性或磁性转变温度往往远低于室温，难以实际应用。BiFeO3是目前唯一公认的单相室温多铁性材料，但BiFeO3陶瓷烧结过程中容易产生寄生杂相与氧空位等缺陷，严重影响其多铁性能。本学位论文工作，系统研究了BiFeO3基固溶体陶瓷的结构演化与性能变化规律，获得如下主要结论: 1)将BiFeO3与其他钙钛矿氧化物形成二元或三元固溶体可以稳定晶体结构，抑制陶瓷烧结过程中杂相的生成。因此，通过标准固相法制了Bi1-x(Ba0.75Ca0.25)xFe1-xTixO3(0.25≤x≤0.35)固溶体陶瓷，通过全谱拟合分析，整个体系经过了从菱方相到四方相的转变，准同型相界(MPB)存在于0.29≤x≤0.31组分中，处在准同型相界的样品存在着菱方相和四方相的共存，并且综合多铁性能达到最优。由于(Ba,Ca)TiO3的引入，打破了BiFeO3中的螺旋自旋磁结构，从而使得本征的弱铁磁性得以表现。通过压电力显微镜(PFM)可以清楚地观测到样品中铁电畴的形状和分布特征。同时，随着x的增大，铁电相变变得愈加弥散，这一特征可以在介电温谱测试中很明显地呈现。最优的多铁性能在x=0.30的样品中得到：Pr=38μC/cm2;Mr=0.38emu/g,αME=0.51mV/cmOe。 2)通过标准固相法制备了一系列0.7Bi1-yLayFeO3–0.3(Ba0.75Ca0.25)TiO3(y=0.03,0.05)致密的固溶体陶瓷；通过标准固相法和快速烧结法制备了0.7Bi1-yLayFeO3–0.3BaTiO3(y=0.10,0.15)固溶体陶瓷，研究了其铁电性、磁性等的变化规律以及与微观结构的关系。在0.7Bi1-yLayFeO3–0.3BaTiO3(y=0.10)固溶体陶瓷中得到优化的多铁性能，剩余极化强度达到了31.5μC/cm2，剩余磁化强度为0.15emu/g。
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