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多铁性材料作为一种同时具有铁电性和铁磁性的材料,由于其潜在的应用价值和其中复杂的磁电理论机制而被广泛研究。Bim+1Ti3Fem-3O3m+3为一种Bi层状钙钛矿结构的单相多铁性材料,它在较低层数具有一定的铁电性和较高层数时具备的磁性,被认为是最可能实现室温多铁性的单相材料之一。本课题合成了纯相及掺杂的Bim+1Ti3Fem-3O3m+3(m=4,5,6,7)粉末及陶瓷,通过XRD和拉曼等研究了其晶体结构,并进而表征了其磁电性能,对该类材料中结构对性能的影响进行了探究。SEM、拉曼光谱和TEM研究表明溶胶凝胶法制备出的粉体成分均匀,其晶体结构为片状晶,材料在层数增加时基本保持复杂的层状结构,物相为纯相正交相。研究发现,溶胶凝胶法制备Bim+1Ti3Fem-3O3m+3及其掺杂组分时,需要严格控制溶剂和催化剂的比例,在合适的工艺控制下才能获得均一稳定的干凝胶粉末。对于获得的干凝胶,需要采用分段煅烧的方式,即先加热到300 oC左右保温去除有机物,再加热至800 oC以上保温结晶的工艺批量获得纯相陶瓷粉体。Bim+1Fem-3Ti3O3m+3陶瓷的XRD精修结果表明,随着层数的增多,材料的a、b和c值均增大,c值随层数增加线性增加。材料的铁电性随层数增加而减弱,在层数大于5时几乎无铁电性。材料的介电常数随层数的增加而降低,与铁电性能符合。室温下材料的磁性随层数增加而增强。对于Nd掺杂的陶瓷,Nd进入类钙钛矿结构中的B位,取代Bi元素。陶瓷烧结性能获得明显提升,致密度可达96%。同时陶瓷的铁电性能显著提升,击穿场强从80 k V提升至180 k V左右,掺杂量为0.5时剩余极化值可达15.2μC/cm2。Nd元素对于陶瓷的磁性提升较少,室温下Nd掺杂组分仍为顺磁性。磁性离子Co/Ni/Mn掺杂后显著的改变了Bi6Fe2Ti3O18陶瓷的磁性能,特别是对于x=0.5的掺杂组分,Co掺杂后陶瓷在室温和低温下均为铁磁性,具有较高的磁化率,Ms=4.21 emu/g,通过拉曼光谱分析和波尔磁子数计算可以判断该磁性来源于材料本身结构而不是杂质;Ni掺杂后材料的磁性稍弱,最大磁化值为3.48emu/g;而Mn掺杂后材料在低温下表现出超顺磁性,室温下仍然为顺磁性。同时,Co掺杂对陶瓷的铁电性能也有显著的提升,材料的漏电流明显减小,剩余极化值为9.6μC/cm2。