到目前为止,BiFeO3是为数不多的在室温下同时具有铁电性(居里温度TC～1103 K)和弱铁磁性(奈尔温度TN～643 K)的多铁性材料,因此在室温条件下展现出了应用潜力。然而,BiFeO3中具有空间调制自旋结构的反铁磁序抑制了其线性磁电效应的出现。因此,打破BiFeO3中的空间调制自旋结构是展现磁电效应的必要条件。因为稀土元素或碱土金属元素与Bi元素之间存在离子半径和电子结构上的差异,所以可以采用稀土元素和碱土金属元素对Bi元素进行替换,以抑制BiFeO3中的空间调制自旋结构,从而释放铁磁性,并进一步提升BiFeO3的多铁性特性。(1)本文选用Eu3+离子,通过固相烧结法对BiFeO3材料进行了A位掺杂,并进行了磁性和穆斯堡尔谱研究,研究内容和主要结论如下:采用固相烧结法制备了无掺杂样品BiFeO3和Eu3+离子掺杂样品Bi0.9Eu0.1Fe O3。Bi0.9Eu0.1Fe O3与BiFeO3样品均为菱面体R3c结构且都含有少量杂相。Eu3+离子的掺杂引起了轻微的晶格畸变,这也造成了晶格常数和晶胞体积的减小。Eu3+离子的掺杂提升了BiFeO3样品的磁化强度和剩余磁化强度(Mr),这是由于Eu3+掺杂所引起的晶格扰动抑制了螺旋自旋调制并释放了磁性。Eu3+离子的掺杂提升了BiFeO3样品的Curie-Weiss温度和有效磁矩(μeff),这可以归因于Eu3+离子的磁性、成键相互作用的变化和交换相互的出现。通过对样品的穆斯堡尔谱进行拟合和分析,可得两个样品中均只存在Fe3+离子,确定了样品中的杂相为Bi2Fe4O9,并进一步证实了Eu3+离子的掺杂对BiFeO3晶格产生了扰动。(2)本文选用Sr2+离子,通过溶胶凝胶法对BiFeO3进行了A位的掺杂,并进行了磁性和穆斯堡尔谱研究,研究内容和主要结论如下:采用溶胶凝胶法制备了Bi1-x SrxFeO3(x=0、0.05和0.1)系列样品。随着Sr2+离子掺杂量的增加,BiFeO3样品由菱面体结构变为了立方相结构且样品中的杂相含量有所降低,这是由于Sr2+离子的存在补偿了制备过程中被蒸发了的Bi3+阳离子。Bi1-x Srx Fe O3(x=0、0.05和0.1)系列样品的磁滞回线均呈对称型,这说明这些样品均为磁性有序材料,但在所设外加磁场的条件下并没有达到饱和。Sr掺杂量的增大也提升了BiFeO3样品的磁化强度、剩余磁化强度(Mr)和矫顽力(Hc)。通过对样品的穆斯堡尔谱进行拟合和分析,可得三个样品中均只存在Fe3+,确定了样品中的杂相为Bi2Fe4O9和Bi25Fe O39,且进一步证实了当Sr2+离子替代Bi3+离子时BiFeO3是通过产生氧空位而不是改变Fe的价态来平衡化合价且Sr2+离子的掺杂对BiFeO3晶格产生了扰动。