文档介绍：Classified Index: O469 .: 538 Dissertation for the Master Degree in Science THE EFFECTS OF PR AND HO DOPING ON STRUCTURE AND MULTIFERROIC PROPERTIES OF BIFEO 3 Candidate: Liu Hui Supervisor: Prof. Sui Yu Academic Degree Applied for: Master of Science Speciality: Condensed matter physics Affiliation: Department of physics Date of Defence: July, 2010 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要多铁材料因其同时具备铁磁性和铁电性,而且两者之间存在着磁电耦合作用,克服了单一铁磁或铁电材料应用上的不足,已经成为目前热门的新型多功能材料;在众多多铁材料中, BiFeO 3 由于其远高于室温的反铁磁奈尔温度(673K) 和铁电居里温度(1103K) ,使得其很有可能成为未来被广泛应用的多铁材料,引起了研究人员的高度关注,但不足之处是:一方面,其磁有序是一种 G- 型反铁磁有序,导致在外场下的磁电耦合效应比较不明显;另一方面,其体相材料中由于大量存在着氧空位等缺陷,导致铁电极化较弱,这两方面都在很大程度上限制了其应用前景。实验研究表明,在 BiFeO 3 中, A 位的稀土掺杂能够在抑制氧空位提高铁电性的同时,增强磁性,因而本论文也采取这种 A 位稀土元素掺杂的方法来改善 BiFeO 3 的多铁性能。我们选择了两种掺杂体系来作为本论文的研究对象,分别是: Pr 掺杂体 Bi 1-x Pr x FeO 3 ( x =0, , , , ) 以及 Ho 掺杂样品 Bi La Ho FeO 3 ,本论文的主要研究内容以及结果如下: 采用快速液相烧结工艺,制备出纯相的 Bi 1-x Pr x FeO 3 以及 Bi La Ho FeO 3 样品; XRD 表征发现在 Pr 的掺杂量 x = 的时候发生了从菱方到正交的结构相变。样品磁性的测量分析发现,两个不同的掺杂体系,掺杂均能够提高 BiFeO 3 的磁性。 Bi 1-x Pr x FeO 3 系列样品的铁电、漏导表征显示,随着稀土元素的取代掺杂, 样品的漏导得到较大的减小,铁电性增强。磁化后的样品的介电常数得到了明显的提高,表明 Bi 1-x Pr x FeO 3 系列样品具有磁电耦合的特性。与 Bi 1-x Pr x FeO 3 系列样品类似, Ho 掺杂也在一定程度上提高了样品的铁电性能,介电温谱测量发现,在 643K 左右的时候介电常数出现峰值,这是由于样品存在着磁介电耦合效应引起的,接着对磁场磁化后的样品进行了铁电性能测试,发现经过磁化后的样品能够表现出更高的铁电极化强度,进一步说明了掺杂后的材料具有磁电耦合的特性。关键词:多铁材料; BiFeO 3 ;掺杂;陶瓷;磁电耦合- I - 哈尔滨工业大学理学硕士学位论文 Abstract Multiferroics materials are the materials that exhibit both ism and ferroelectricity, also presence a coup ling between them. Because of its excellent property, it es a hot multifunctional material . In all of these materials, BiFeO 3 shows a high anti-ic and ferroelectric orders temperature (T N =673K, Tc=1103K), made it likely to e to a widely used multiferroics materials at room temperature. However, due to its high leakage and weak ism BiFeO 3 is unsuitable for applelication. Many investigations revealed that partial sub