Ti掺杂BiFeO_3陶瓷的结构和铁电性能研究

用固相反应法制备了BiFe1-xTixO3(BFTxO)陶瓷样品,研究了不同Ti掺杂量对BFO陶瓷结构、形貌、铁电性能和铁电-顺电相变温度(Tc)的影响.XRD结果表明,当Ti含量x从0增大到0.2,相的结构由菱方钙钛矿逐渐变为斜方结构.Raman光谱的测试和模拟也证实了掺Ti后晶体结构有向三斜晶系转变的趋势.I-V曲线说明Ti掺杂显著降低了BFO陶瓷的漏电流,当Ti掺杂量为0.05时,漏电流最小,在100V电压下,漏电流密度为7.3×10-6A/cm2.Ti掺杂还增强了BFO陶瓷的铁电性,Ti掺杂量为0.05时的剩余极化强度甚至是纯BFO的两倍.另外,DTA测试显示,Ti掺杂能影响BFO的铁电-顺电相变温度.随着Ti掺杂量的增加,铁电-顺电相变温度逐渐降低.

BiFeO_3-SrBi_2Nb_2O_9铁电陶瓷的结构及性质

用高能振动技术制备了单相层状结构的BiFeO3-SrBi2Nb2O9的铁电陶瓷,研究了BiFeO3的掺杂对SrBi2Nb2O9微观结构和介电性能的影响,分析了陶瓷的介电性质.

BiFeO_3-SrBi_2Nb_2O_9陶瓷的介电与铁电性能研究

用传统的固相反应法制备了单相层状钙钛矿结构的xBiFeO3-(1-x)SrBi2Nb2O9(x=0、0.05、0.1)的铁电陶瓷,并对其电学性能进行了研究。研究结果表明BiFeO3的掺入降低了SBN的烧结温度,陶瓷晶粒尺寸减小,致密度提高;介电性能得到了改善,居里温度和在居里点的介电常数提高;铁电性能恶化,耐压特性下降。

Y和Cr共掺杂BiFeO_3陶瓷的多铁性能研究

采用固相反应法制备了Y_2O_3和Cr_2O_3共掺杂BiFeO3陶瓷,研究了Bi_(0.9)Y_(0.1)Fe_(1–x)Cr_xO_3(BYFC_x,x=0,0.002,0.004,0.006,0.008)陶瓷的多铁性能。XRD分析表明,经850℃烧结的BYFC_x陶瓷形成了三方钙钛矿结构固溶体。随着Cr掺杂量增加,BYFC_x陶瓷在室温下的铁磁性能和铁电性能提高明显。当x为0.004时,所制陶瓷的铁磁性能最好,剩余磁化强度Mr为0.23A·m^2/kg,饱和磁化强度Ms为3.15A·m^2/kg,矫顽力Hc为2.3kA/m。Mr、Ms和Hc随着Cr掺杂量的增加先增大后减小。

钇掺杂BiFeO_3多铁陶瓷的Rietveld结构精修及其物理特性

采用传统固相法制备了钇掺杂的BiFeO_3(BFO)陶瓷,对它的结构和微观形貌、介电和磁电特性进行了表征。从实验结果来看:钇掺杂的BFO陶瓷的最佳烧结温度是850℃,在该温度下,钇掺杂的BFO陶瓷有很高的致密度,具有优良的磁学特性,并且观察到明显的磁电效应。Rieveld结构精修结果表明,钇掺杂的BFO主要由菱方相的BFO和立方相的钇铁石榴石(Y_3Fe_5O_(12))组成,成分比例约为0.9:0.1。

(Ba_(0.5)Sr_(0.5))Nb_2O_6基玻璃添加对BiFeO_3陶瓷多铁性能的影响

采用固相法制备BiFeO_3-x[BSN-G](x=0~5.0wt%)陶瓷样品,研究添加不同量的BSN-G对Bi FeO_3陶瓷微观形貌,电性能及磁性能的影响。研究结果表明:BSN-G的加入使得陶瓷样品气孔率降低,致密度提高。随着x的增加,陶瓷的介电常数和介电损耗呈逐渐降低趋势,当x=5%时,样品在1 k Hz频率下的介电损耗为0.003。此外,添加BSN-G使得BiFeO_3陶瓷的漏导电流降低,x=5%的样品具有饱和的电滞回线,其饱和极化强度PS为1.5μC/cm^2,漏导电流密度J为0.39×10-6A/cm^2。交流阻抗图谱分析表明随着x的增加,样品的电阻呈增大趋势。活化能Ea随x增加而依次降低,进一步说明其损耗呈逐渐降低趋势。随着x的增加,样品的磁性能得到一定改善。

BiFeO_3基铁磁电陶瓷的制备与性能研究进展

BiFeO3是一种典型的铁磁电材料,因在室温下同时具有铁电性与磁性而在新型存储器件、磁电传感器和自旋电子器件等方面具有很大的应用前景,人们从理论和实验上不断地进行探索。在对比分析现有资料的基础上,综述研究国内外在该领域取得的成果,以理清新近在BiFeO3基铁磁电陶瓷材料制备、性能等研究工作的进展。

化学溶液沉积法制备自取向BiFeO_3多铁薄膜

通过化学溶液沉积法在氧化铟锡(ITO)/导电玻璃上生长了BiFeO3多晶薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、磁性测量系统(MPMS)和铁电测试仪对样品的结构、形貌、元素价态、铁磁性和铁电性进行研究.结果表明,薄膜为自取向生长,具有良好的[101]生长取向和平整的表面.室温下,样品呈铁磁性,沿样品取向方向为易磁化轴方向.铁电测试结果表明,其饱和电极化强度达到51.3μC/cm2.

(1–x)BiFeO_3-xBaTiO_3陶瓷的结构与电学性能研究

采用固相反应法制备了(1–x)BiFeO3-xBaTiO3多晶陶瓷样品,研究了BaTiO3添加对BiFeO3陶瓷结构、电学性能的影响。结果表明:当x由0增加到0.4时,样品的相结构由三方钙钛矿结构逐渐转变为立方结构,杂相有效消除;漏电流密度从1.1×10–5A.cm–2下降至1.1×10–7A.cm–2,相对介电常数提高了2.6倍,剩余极化强度增加了近20倍。

弛豫型铁电陶瓷(1-x)Pb(Sc_(1/2)Ta_(1/2))O_3-xPbTiO_3研究进展

钽钪酸铅陶瓷具有优良的介电、压电和铁电性能,但烧成温度高、居里点较低。为降低钽钪酸铅陶瓷的烧结温度并提高其居里点,人们合成了钽钪酸铅-钛酸铅(简称PSTT)材料体系。该文综述了弛豫型铁电陶瓷PSTT体系在相图与结构、制备和性能等方面的研究进展,探索了一种合成PSTT陶瓷新工艺,介绍了PSTT材料体系的重要应用领域。

(1-x)BiFeO_3-xCoFe_2O_4复合陶瓷介电性能的研究

采用传统的固相烧结工艺制备3种不同摩尔比的(1-x)BiFeO3-xCoFe2O4(简称(1-x)BFO-xCFO,x为摩尔分数,且x=0.1,0.3,0.5)复合陶瓷样品,并分析了其在室温和变温下的介电性能。研究结果表明,室温下陶瓷样品的介电常数和介电损耗均随CFO含量的增加而降低;当频率大于100kHz时,样品的介电常数随CFO含量的增加而变化不大;当x(CFO)=0.1时,样品在高频时介电损耗变小,而当x(CFO)=0.3或0.5时,陶瓷样品的介电损耗明显大于纯BFO陶瓷的介电损耗。在高温情况下,由于CFO的添加使陶瓷样品存在更多的缺陷活化及CFO所造成的漏电流,使样品在低频时的介电常数与介电损耗都变得很大。在100kHz频率下的交流导电率均随着温度的增加而减少;且相同温度下样品中包含的CFO含量越大其交流导电率也越大。当x(CFO)=0.3和0.5时,复合陶瓷样品的交流导电率随温度的变化规律几乎相同,且它们在相同温度下的交流导电率比纯BFO的大5～6个数量级。

Nd-Cr共掺BiFeO_3纳米粒子对多铁性能的影响

采用溶胶-凝胶技术合成了纯BiFeO_3(BFO),A/B位钕锌共掺杂Bi_(0.9)Nd_(0.1)Fe_(0.95)Cr_(0.05)O_3(BNFCO)纳米颗粒。并系统地研究了样品的结构、形貌和多铁性能。测试表明A/B位钕铬共掺极大地提高了BiFeO_3的铁电和铁磁性能。BNFCO样品的漏电流密度比纯BFO样品降低了约两个数量级,剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别高达13.508μC/cm^2和6.702 kV/cm。同时由磁滞回线发现矫顽力(Hc)和剩磁(Mr)也都有了很大的提高。证明了采用Nd-Cr共掺杂BNFCO纳米颗粒可以高效地提高BFO多铁性能。

Ho掺杂对Bi_(4-x)Ho_xTi_3O_(12)陶瓷结构与铁电性能的影响

以Ho为掺杂元素,采用热压烧结方法制备Bi4-xHoxTi3O12陶瓷,重点研究了Ho掺杂量对其物相组成、致密度、微观结构和铁电性能的影响.首先以Bi2O3、TiO2和Ho2O3微粉为原料,利用固相反应在900℃合成出主晶相为Bi4Ti3O12的Bi4-xHoxTi3O12(x=0～0.8)粉体;然后,将合成粉体在850℃、30 MPa条件下热压烧结,当Ho掺杂量x=0～0.4得到了物相单一、整体致密(>99%)的Bi4-xHoxTi3O12陶瓷.随Ho掺杂量的增加,Bi4-xHoxTi3O12陶瓷的剩余极化强度呈现先增大后减小的趋势,主要与氧空位浓度和不同掺杂浓度引起的掺杂位置的不同有关.在Ho掺杂量x=0.4时,其剩余极化强度最大(2Pr=13.92μC/cm2),远大于未掺杂的Bi4Ti3O12陶瓷,说明适量Ho掺杂能有效改善其铁电性能.

BiFeO_3/CoFe_2O_4薄膜的制备及多铁电性能研究

用溶胶-凝胶法在FTO衬底上制备了BiFeO_3/CoFe_2O_4复合薄膜,对复合薄膜的微观结构和电学性能进行了表征和测试.结果表明:复合薄膜中BiFeO_3层中的晶体结构发生畸变,由三方R3c:H空间群转变为三方R3m:R空间群结构;在BiFeO_3和CoFe_2O_4之间存在明显的界面,两者未发生固相反应;在室温下,BiFeO_3/CoFe_2O_4薄膜的饱和磁化值Ms为76.4emu/cm^3,剩余磁化值Mr为40.3emu/cm^3,矫顽场强Hc为1 350Oe,薄膜表现出宏观磁性.BiFeO_3/CoFe_2O_4复合薄膜的强磁性来源于磁性薄膜CoFe_2O_4.

BiFeO_3多铁Landau模型的修正

考虑到Landau自由能在平衡态时必须是稳定的以及Landau唯象模型中的每一个序参量都必须是实数,BiFeO3材料的Landau自由能展开系数被重新计算.利用这些参数,模拟了电滞回线、磁滞回线和随外加磁场变化的磁电耦合系数,理论结果与最近报道的实验结果吻合得很好.

Gd/Nd掺杂对BiFeO_3结构和铁电性能的影响

采用快速液相烧结工艺制备了多铁陶瓷材料Bi1-xGdxFeO3(x=0.00,0.05,0.10,0.15)和Bi1-xNdxFeO3(x=0.00,0.05,0.10),研究了稀土离子Gd/Nd掺杂对多铁材料BiFeO3相结构和铁电性能的影响.X射线衍射谱显示对于Gd/Nd掺杂Bi1-xRxFeO3体系,适量掺杂有助于消除体系中的杂相;随着掺杂量的增加,体系的相结构有从菱方钙钛矿向三斜转变的趋势.电滞回线测试结果表明稀土掺杂改善了BiFeO3的铁电性能,掺杂后样品的剩余极化强度均有不同程度的提高.通过比较Gd/Nd掺杂体系的剩余极化强度,分析了样品铁电性的改善与掺杂稀土离子半径之间的关联.

铁注入Al_2O_3陶瓷及退火改变材料表面电阻率的研究

本文主要阐述铁注入Al_2O_3陶瓷退火前后的表面电性能。应用卢瑟福背散射分析(RBS)、俄歇电子能谱分析(AES)和X-光电子能谱分析(XPS)等测试手段,研究了注入层结构、注入射程和纵向浓度分布。最后,扼要地叙述了注入层的导电机制。

高能球磨制备0．3BiFeO_3—0．7SrBi_2Nb_2O_9陶瓷及其介电性能研究

采用高能球磨制备0.3BiFeO_3-0.7SrBi_2Nb_2O_9陶瓷.利用XRD和SEM分析球磨时间对粉体物相结构及微观形貌的影响.结果表明:随球磨时间的增加,粉体结晶度提高,颗粒不断细化,但在22.62°处有杂峰出现,经700℃退火杂峰消失.高能球磨制备的陶瓷的介电常数较传统固相反应制备的陶瓷提高30左右.

(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_(3)-xBi(Co_(0.875)Fe_(0.125))O_(3)多铁陶瓷的相变及其铁电性和铁磁性

采用固相反应烧结法合成了(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_(3)-xBi(Co_(0.875)Fe_(0.125))O_(3)(KNN-xBCF)多铁陶瓷,并且对其结构和光电磁等特性进行了系统的研究。结果表明,随着BCF组分x的增加,KNN-xBCF陶瓷表现出明显的由正交相向菱形相的结构转变行为,而且其光学带隙也被降低到了3 eV。此外,源于正交相和菱形相的共存,KNN-0.01BCF陶瓷拥有最大的剩余极化强度,约为4.02μC/cm^(2)。同时,KNN-xBCF陶瓷的磁性可以由抗磁性转化为铁磁性,从而实现铁电性与铁磁性的共存。系统研究了无铅钙钛矿多铁KNN-xBCF陶瓷的结构相变、带隙窄化、铁电性和铁磁性,并且展示了其在多铁器件中的潜在应用。

添加Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃对BiFeO_3陶瓷性能的影响

采用固相法制备了添加不同浓度Bi2O3-B2O3-SiO2(BBS)玻璃的BiFeO3陶瓷.通过XRD测试手段研究了BiFeO3粉体合成的最佳工艺参数,通过SEM和阻抗分析仪等BBS玻璃添加对BiFeO3陶瓷烧结温度、显微结构、介电性能和磁性能的影响.研究结果表明:在780℃煅烧1h后得到纯相BiFeO3粉体.随着玻璃添加量的逐渐增多,陶瓷的烧结温度逐渐降低.当玻璃添加量为8.0wt%时,介电常数为24.5,介电损耗为0.01.添加玻璃后,陶瓷的电滞回线趋于饱和,漏导降低,磁性能增强.随着玻璃添加量的增大,陶瓷的晶粒尺寸减小,逐渐分布均匀,气孔减少.当玻璃的添加量为8.0wt%时,BiFeO3陶瓷晶粒尺寸为2.5μm,且颗粒分布均匀.