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本论文主要是在BiFeO3的广泛研究的基础上,基于对Fe、Co原子,离子的电子组态、磁矩和离子半径分析以及文献中相关报道,采用固相烧结工艺分别制备了BiCoO3、BiCo0.5Fe0.5O3、Bi1-x LaxFe0.5Co0.5O3,并采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、宽频介电仪等分析测试手段研究了样品的结构、形貌、宏观和微观磁性等。
主要研究内容和结果如下:
1.采用传统固相烧结工艺制备BiCoO3,在氧气氛下进行了退火,并粗浅的对比了退火前后,BiCoO3结构和介电,磁电以及铁电性能的改变。结果表明,形成了一种不同于BiFeO3简单钙钛矿的结构,退火后,对样品的XRD峰强和介电性能有明显改善,但铁磁电性能并未有所提高,说明氧空位并不是影响铁磁电性能的关键,这些性能与样品的结构有关。
2.以改善BiCoO3陶瓷的磁电性能为目的,分别在830℃下烧结60min和750℃下烧结24h的条件下制备了BiFe0.5Co0.5O3陶瓷,并通过比照研究了不同条件下BFCO的结构,以及磁电,铁电,介电性能。研究结果得出:不同烧结条件下BFCO的结构未发生变化,并且低温长时间烧结后样品致密度有一定提高,样品表面光滑。BFCO陶瓷的铁电性能也有一定的改善,漏电流有所降低;室温下样品呈现铁磁态,但磁性能有所降低;从表面上看,铁电性和磁性似乎是互斥的,这也许是在单相材料中集成铁电性和磁性的困难所在。介电常数和损耗在不同频率下随温度的变化曲线有明显的改善,由缺陷所引起的介电峰和损耗峰消失。可见低温长时间烧结,可以降低样品的缺陷。
3.为了进一步改善BiFe0.5Co0.5O3陶瓷的铁电性能,我们研究了不同掺杂量的Bi1-x LaxFe0.5Co0.5O3(BLFC-x)陶瓷样品的结构,随着掺杂量的变化的增加,样品的结构并未发生大的变化,其中掺入La后原先的(321)峰劈裂成两个峰;在x=0.05时,样品的磁性能和铁电性能最佳,所以小量掺杂对样品的性能有所改善;样品的介电性能比较丰富,随着掺杂量和频率的变化,介温谱表现明显的驰豫现象。