【摘 要】
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近年来,铁酸铋是目前发现的一种在室温下同时具有铁电性与反铁磁性的单相多铁材料,因此铁酸铋无论是从理论上还是实践上都有很高的研究价值.然而,铁酸铋也存在着一些缺点:较
【机 构】
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内蒙古大学物理科学与技术学院,内蒙古纳米科学与技术重点实验室,呼和浩特010021
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近年来,铁酸铋是目前发现的一种在室温下同时具有铁电性与反铁磁性的单相多铁材料,因此铁酸铋无论是从理论上还是实践上都有很高的研究价值.然而,铁酸铋也存在着一些缺点:较弱的磁性、较高的漏电流、较低的铁电性和较差的疲劳性能,这些缺点成为铁酸铋实际应用的障碍.最近,研究发现通过A位和B位的掺杂可以改善铁酸铋的结构,进而显著增强多铁性.因此,在该项研究中,通过化学溶胶凝胶法,将纯铁酸铋薄膜与钬掺杂铁酸铋薄膜沉积在Pt(100)/Ti/SiO2/Si衬底上,通过对铁酸铋薄膜进行磁性和电性能的测试,发现在掺杂稀土元素钬之后,铁酸铋薄膜的铁电性能显著增强(如图a所示),漏电流明显减少(如图b所示),并且磁性得到明显的增强(如图c所示).铁酸铋磁学和电学性能的增强归因于掺杂后该物质一种从六方相到四方相的结构转变,这种相变被XRD测试所揭示.而XPS测试表明了掺杂钬元素后,铁酸铋薄膜中的Fe2+浓度明显减少,氧空位得到有效控制,这也进一步佐证了钬掺杂铁酸铋薄膜电性能的增强.与此同时,通过对铁酸铋薄膜进行疲劳测试,发现在掺杂后,该物质的疲劳行为也得到了显著的增强,这也归因于掺杂后铁酸铋结构的转变与氧空位的减少.这项研究工作为铁酸铋薄膜磁性、铁电性和疲劳特性的增强提供了一种可用的方法,使其的实际应用成为可能.
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