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过渡金属氧化物的非常规铁电与多铁性研究是近年来凝聚态物理的重要研究课题。不同于传统铁电,混合型非常规铁电正逐渐成为多铁性物理及材料的研究热点,典型的如Ruddlesden-Popper(R-P)型层状钙钛矿氧化物Ca3Ti2O7和Ca3Mn2O7。理论计算其铁电性是由氧八面体两种不同的旋转模式共同畸变导致,但薄膜的铁电性的研究很少有报道。探索室温多铁性材料也是近年来凝聚态物理的重要研究课题之一,六角铁氧化物RFe03在晶体结构上类似锰氧化物RMnO3,但因其稳定相为正交结构并没有展现出很好的多铁性能。因此,本文用脉冲激光沉积技术在不同衬底上制备Ca3(Ti1-xMnx)2O7(CMTO)薄膜并研究铁电性,通过掺杂改变六角铁氧化物Lu1-ScxFe0.75Mn0.25O3陶瓷晶格结构以提高磁相变温度,取得了如下结果:(1)用脉冲激光沉积技术在(001)取向的SrTi03衬底上制备不同温度的CMTO薄膜,通过XRD和原子力显微镜(AFM)技术表征手段确定薄膜的最佳生长温度为840℃。采用热释电电流和变温铁电回线的实验测量研究了不同Mn元素掺杂比例对CMTO外延薄膜铁电性的影响。实验表明,不同的Mn元素掺杂量显著改变了材料的铁电性。系统的铁电相变温度随着Mn掺杂量的增加而升高,并且在Mn掺杂量为30%时薄膜有最大的铁电极化(约为12 μC/cm2)。(2)研究了 SrTi03(STO)、(Zr,Y)02(YSZ)和云母衬底对 Ca3(Ti0.95Mn0.05)2O7薄膜铁电性的影响。实验表明,Ca3(Ti0.95Mn0.05)2O7/STO(110)的铁电矫顽场比单晶体小两个数量级(约为5kV/cm),而Ca3(Ti0.95Mn0.05)2O7/YSZ(100)和Ca3(Ti0.95Mn0.05)2O7/云母则未测出明显的铁电性,揭示了衬底应力对系统铁电性的重要作用。(3)研究了不同Sc元素掺杂含量对Lu1-xScxFe0.75Mn0.25O3(x = 0.1～0.3)陶瓷多铁电性的影响。场冷-零场冷实验结果表明,体系的磁相变温度随着Sc掺杂量增加而升高,当掺杂量x = 0.3时,磁相变温度是实验样品中最高的(TN =158K),表明了掺杂对提高六角铁氧化物体系磁相变温度有着重要作用。