元素掺杂对BiFeO_3铁磁电材料性能影响的研究进展

BiFeO3是一种室温下同时具有铁磁性和铁电性的铁磁电材料,在新型存储器件和自旋电子器件方面都有着潜在的应用前景而受到广泛的关注。本文综述了不同元素掺杂对BiFeO3铁磁电材料性能影响,并展望了BiFeO3铁磁电材料今后的研究和发展趋势。

Gd掺杂BiFeO_3铁磁电陶瓷的介电性能

采用固相反应法制备了对BiFeO3进行A位Gd掺杂的系列陶瓷样品Bi1-xGdxFeO3(x为0.00、0.05、0.10、0.15、0.20),借助XRD物相分析手段对样品进行的研究表明其均为三方钙钛矿结构;室温下频率在100Hz-1MHz范围内,Gd掺杂各组分样品的介电常数εr都比未掺杂时显著提高,x=0.05组分样品的介电常数εr最大;除了x=0.05组分,各组分样品的介电损耗tanδ都比未掺杂时略为减小.

铁磁电材料BiFeO_3低温拉曼谱的研究

BiFeO3是少数的在室温时具有磁电耦合效应的铁磁电材料之一,在信息存储、传感器和自旋电子器件等方面都有潜在的应用前景。在4-1100K,通过拉曼散射研究了BiFeO3单晶的性质,讨论了与结构相变相联系的磁有序。

多铁磁电复合材料—功能材料领域的闪亮新星

在功能材料研究领域,人工复合的多铁磁电材料因具有室温环境下特殊的磁电性能——铁电有序和铁磁有序共存及"磁-力-电"转换特性(磁电耦合效应),在磁传感器、换能器、微波器件、存储器等方面有着十分诱人的实用价值与应用前景。本文在回顾多铁磁电复合材料背景知识的基础上,重点介绍磁电复合材料磁电耦合机理、设计原理、制备方法与研究现状、理论分析方法与磁电效应表征方法相关内容,最后总结、展望多铁磁电复合材料未来研究中的一些重要问题。

基波谐振串联铁磁电路的稳态频域近似分析

本文采用适用于强非线性高阶微分方程的等效小参量法,对基波谐振串联铁磁电路作稳态频域近似分析。解答由主部x_0(只包含一个基波分量)和一、二阶修正量x_1、x_2(三次、五次谐波分量及基波分量的修正量)组成。提出了一种求解解答主部x_0的图介方法,可直接得出磁链幅值及相位随电源电压值的变化曲线,能显示出电路的全局性状可与数值计算方法起互补作用。示例表明,以上方法简单实用,计算结果(I、U_L有效值及一、三次谐波分量)与EMTP程序的计算结果接近。

多铁材料Bi_(1-x)Ca_xFeO_3的介电、铁磁特性和高温磁相变

采用溶胶凝胶法制备Bi_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷样品.X衍射图谱表明所有样品的主衍射峰均与纯相BiFeO_3相符合且具有良好的晶体结构.随着x的增大,Bi_(1-x)Ca_xFeO_3样品的主衍射峰由双峰(104)与(110)逐渐重叠为单峰(110),当x 0.15时,样品呈现正方晶系结构;扫描电镜形貌分析可知,晶粒由原来的0.5μm逐渐增大到2μm.Bi_(1-x)Ca_xFeO_3样品介电常数和介电损耗随着x的增加先增大而后减小.当f=1 k Hz,Bi0.9Ca0.1Fe O3的介电常数达到最大值,是BiFeO_3的7.5倍,而Bi_(0.8)Ca_(0.2)FeO_3的介电常数达到最小值,仅仅是BiFeO_3的十分之一.Bi_(1-x)Ca_xFeO_3样品所呈现的介电特性是由偶极子取向极化和空间电荷限制电流两种极化机理共同作用的结果.随着Ca^(2+)的引入,BiFeO_3样品的铁磁性显著提高.X射线光电子能谱图表明Fe^(2+)和Fe^(3+)共存于Bi(1-x)Ca_xFeO_3样品中,Fe^(2+)/Fe3比例随着Ca^(2+)掺杂量的增加而增大,证明Ca^(2+)掺杂增加了Fe^(2+)的含量,增强BiFeO_3的铁磁特性.从M-T曲线观察到BiFeO_3样品在878 K附近发生铁磁相变,示差扫描量热法测试再次证明BiFeO_3在878 K发生相变.Ca^(2+)掺杂使BiFeO_3样品的TN略有变化而TM基本不变,其主要原因是Fe-O-Fe反铁磁超交换作用的强弱和磁结构相对稳定.

三阶非自治铁磁混沌电路的分析及控制

本文对一个LC串并联三阶非自治铁磁混沌电路的混沌动力学行为进行了理论研究和计算机仿真分析。得出几点重要结论:(1)此电路仅含一个由磁通链控制的非线性电感元件, 可以作为一个四阶自治扭扩系统来分析。(2)通过计算机仿真验证,证实了该电路确实存在混沌动力学行为。(3)凡是能用本文提出三阶非线性非自治微分方程描述的工程物理系统都具有混沌性质。(4)提出了调整线性参数控制混沌法。

非线性铁磁谐振电路的分析

采用综合分析法集中讨论了铁磁谐振电路的渐近解、幅-频特性曲线、跳跃、滞后等一系列问题,所得结果与各单一方法所得的结果相同.

PZTS-NiCuZn铁电-铁磁复合材料的电磁性能研究

首先用溶胶-凝胶法制得了Pb_(0.95)Sr_(0.05)(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PZTS)纳米粉料,然后采用固相反应法合成一系列PZTS-NiCuZn铁电-铁磁复合材料。研究了该复合材料的电磁性能。结果表明,在一定温度下烧结所得的复合材料,由铁电相和铁磁相组成,对外表现出铁电性和铁磁性,同时具有电感和电容两种特性,且频率稳定性好,有望成为用于制作叠层片式抗电磁干扰(EMI)滤波器的复合双性材料。

铁磁介电体的复数介电常数及储能与损耗功率

对均匀电场作用下的铁磁介电体的介电性质的理论分析,引入了铁磁介电体的复数介电常数,求得单位时间内铁磁介电体中的平均储存电能量密度和介电损耗功率的计算公式。

铁磁谐振电路的稳定区域及振荡现象的研究

运用非线性分析理论给出了系统稳定的区域及产生共振的条件、振荡振幅所在的范围，并利用近似分析方法给出了磁链幅值及相位随电源电压变化的关系式，根据此式可了解电路的全局工作性态。

强非线性铁磁谐振电路分析

用改进了的多尺度法给出了强非线性铁磁谐振电路的谐波及分谐波解.

BiFeO3／Bi4Ti3O12多层铁电薄膜的性能研究

采用sol-gel法在FTO/玻璃底电极上制备了BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜。研究了室温下薄膜的结构,铁电和漏电流性质。结果表明,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜具有更低的漏电流,表现出较强的铁电性,在4.40×105V/cm的测试电场强度下,剩余极化强度为3.7×10–5C/cm2。在2.00×105V/cm的测试电场强度下,BiFeO3和BiFeO3/Bi4Ti3O12薄膜的漏电流密度分别为10–5和10–7A/cm2。

地铁供电系统直流母线电压谐振机理研究

地铁安全运行依赖于供电系统的稳定性和可靠性。随着行车密度的不断增大和新能源系统的高密度并网应用,地铁供电系统的电气特性时常会发生较大变化,不仅牵引侧可能出现类似线路短路的特殊负荷,且直流母线可能会产生谐振现象。为此,针对母线电压非线性振荡问题,文章首先建立了交流侧整流变压器电路的三阶非线性非自治状态方程的数学模型;然后通过增加一个时间维,将三阶非自治系统转换成四阶自治系统,利用数值分析的方法对系统的三维相图、相平面图、庞加莱映射图与分岔图进行探究;最后将仿真模拟得到的混沌波形通过24脉波整流后与现场实测振荡电压波形进行对比。结果表明,所得到的仿真波形与实录波形在幅值与频率上基本一致,从原理层面证明电网波动是引发地铁牵引供电系统非线性振荡的原因之一。

sol-gel法制备BiLaFeO_3薄膜及其电性能

用sol-gel方法在LaNiO3包覆的Si衬底上制备了(010)择优取向的BiFeO3以及Bi0.95La0.05FeO3薄膜,XRD分析结果表明,通过La的掺杂BiFeO3的择优取向度由77.0%增加到96.6%;铁电性的测试表明,通过La掺杂,使薄膜的介电性和铁电性得到了增强,剩余极化强度由0.15×10–6C/cm2增加到0.2×10–6C/cm2。

Sm元素对BiFeO_3介电性能的影响

采用快速液相烧结法制备Bi1-xSmxFeO3(x=0,0.05,0.1)系列陶瓷样品,对样品的晶体结构、介电性能进行研究.结果表明:Bi1-xSmxFeO3陶瓷样品均为三方钙钛矿结构;室温下,掺杂适量的Sm3+可以改善BiFeO3样品的介电性能,且随着掺杂样品介电常数的显著提高,介电损耗明显减小.

TiO_2过渡层对BiFeO_3薄膜微结构和铁电磁性质的影响

研究了TiO2过渡层对BiFeO3薄膜微结构和铁电磁性质的影响.采用溶胶-凝胶法分别在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了BiFeO3薄膜.通过加入约10 nm厚度的TiO2过渡层,在两种衬底上均制备出了纯相BiFeO3薄膜,而未加过渡层的薄膜均有杂相存在.与未加TiO2过渡层相比较,BiFeO3/TiO2薄膜表面颗粒大小更加均匀、致密、平整.在室温10kHz下沉积在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上的薄膜的损耗从0.094下降到0.028;而薄膜的介电常数变化不大,分别为177和161.在室温下同时测得了薄膜的电滞回线和磁滞回线.BiFeO3/TiO2薄膜的饱和磁化强度为16.8 emu/cm3,在600kV/cm电场下,剩余极化强度为9.8μC/cm2.研究表明,TiO2过渡层能够有效地抑制Bi FeO3薄膜杂相的生成,提高薄膜的表面平整度以及耐压性.

浅谈电气成套设备PT柜运行事故

对成套设备的PT柜在运行中的事故进行归纳分析,重点研究保护电压互感器反复熔断器和电压互感器发生烧损的内在成因。通过研究配网的成套产品在配置设计上的不完善之处,最终提出消除各种事故隐患的改进方法和措施。

钙钛矿型铁酸铋粉体的水热合成及表征

分别以FeCl3·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为铁源,Bi(NO3)3·5H2O为铋源,氨水为沉淀剂,KOH为矿化剂,采用共沉淀法制备前驱物,水热合成出纯相的BiFeO3粉体。借助X射线衍射、扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析,对所制备的粉体的晶相结构、显微形貌和键性进行了表征。结果表明,以FeCl3·6H2O为铁源水热制备BiFeO3粉体比以Fe(NO3)3·9H2O为铁源的合成温度更低,温度范围更宽;不同的铁源和前驱物浓度对所制备BiFeO3粉体的显微形貌影响很大;所制备BiFeO3粉体存在Fe-O键的弯曲振动和伸缩振动,表明了FeO6八面体的存在和BiFeO3的钙钛矿结构。

共沉淀法制备BiFeO_3粉体

以Bi(NO3)3.5H2O和Fe(NO3)3.9H2O为原料,冰醋酸做溶剂,柠檬酸为络合剂,采用共沉淀法制备前驱物,对前驱物沉淀进行退火处理,制备出BiFeO3纳米粉体。研究了煅烧温度和冰醋酸的加入量对BiFeO3纳米粉体的晶粒尺寸及形貌的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对所制备的BiFeO3纳米粉体进行表征,用EDS确定了样品的表面成分组成。结果表明:退火温度为450℃时出现BiFeO3衍射峰,但存在杂相;退火温度为600℃时制备出了BiFeO3纯相粉体,粉体为立方体结构。冰醋酸加入量由1mL增大到1.8mL时,粉体的晶粒尺寸由14.21nm减小到11.65nm。通过EDS能谱分析得出BiFeO3粉体由Bi,Fe和O三种元素组成。