La,Pb掺杂对BiFeO3结构和性能的影响

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多铁性材料是一类同时具有(反)铁电、(反)铁磁及铁弹中两者或两者以上耦合性质的材料。近年来,由于其在多功能器件中的潜在应用引起了人们极大的兴趣。作为一种典型的单相多铁性材料,铁酸铋(BiFeO3)具有钙钛矿结构,是少数在室温下同时具有铁电性和磁性的多铁性材料之一,室温下呈铁电有序和反铁磁有序。虽然BiFeO3是室温下研究单相多铁性材料的首要候选材料,但是在实际应用之前还有许多问题亟待解决。例如:弱的铁磁性,弱的磁电耦合效应等。目前为了解决这些问题,采用的方法主要是将其与其他ABO3型钙钛矿结构的铁电材料进行固熔或对其进行掺杂。本文用固相反应法制备了Bi1-xLaxFeO3,Bi1-xPbxFeO3和Bi0.9-xPbxLa0.1FeO3三个系列样品。分别采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜确定了样品的物相纯度和显微结构,并对样品的磁性作了研究。对于Bi1-xLaxFeO3和Bi1-xPbxFeO3系列的样品:在掺杂量、烧结时间不变的情况下,两个系列样品物相纯度均随烧结温度的升高而提高;在掺杂量、烧结温度不变的情况下,烧结时间的增加对两个系列样品物相纯度均没有太大影响。烧结时间为1h时,两个系列样品都已经为纯相;在烧结温度、烧结时间不变的情况下,Bi1-xLaxFeO3系列样品物相纯度随掺杂量的增加而提高,而Bi1-xPbxFeO3系列样品在掺杂量x=0.3时样品最纯;研究在900℃烧结2h的Bi1-xLaxFeO3系列样品时发现,样品的磁性很弱,随着掺杂量的增加,磁性逐渐增强,当掺杂量增加到x=0.15时磁性明显增强。而对于在810℃烧结1h的Bi1-xPbxFeO3系列样品在x=0.0,0.1,0.2时,M-H曲线基本上为直线,磁性较弱,在x=0.3和x=0.4时,明显出现磁滞,磁性增强。对于Bi0.9-xPbxLa0.1FeO3(x=0.0,0.1,0.2,0.3)系列样品:XRD测量结果表明,掺杂量的不同直接影响了Bi0.9-xPbxLa0.1FeO3系列样品的物相纯度,x=0.2时样品最纯;SEM照片显示样品的颗粒均匀,基本呈球状,估算出颗粒平均尺寸在300-400nm之间;磁性研究表明,在x=0.0和x=0.1时,M-H曲线基本上为直线,磁性较弱。在x=0.2时,出现磁滞。在x=0.3时,磁性增强。选择三个系列中物相最纯的样品比较得出:Bi0.7Pb0.3FeO3的磁性要远远大于Bi0.7Pb0.2La0.1FeO3或Bi0.85La0.15FeO3的磁性。
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