Ba_4R_2Fe_2(Nb_xTa_(1-x))_8O_(30)(R=Nd,Sm)陶瓷的多铁性

【摘要】在科学探索和技术运用的双重驱动下,多铁性材料在近年来得到了广泛的关注和长足的发展。通过离子置换在充满型四方钨青铜化合物中引入磁性离子是探索多铁性材料新体系的一条重要途径。本课题选取Ba4R2Fe2(NbxTa1-x)8O30(R=Nd,Sm)陶瓷为研究对象,讨论了磁性离子的引入对充满型钨青铜结构铌酸盐结构和性能的影响,探索了B位离子占位对钨青铜陶瓷的结构和性能的影响,并对Ba基含Fe充满型钨青铜铌酸盐陶瓷的磁性起源作了澄清；另外,选取了Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷为研究对象,通过不同气氛退火处理,探究了氧缺陷对陶瓷介电、电导和铁电性能的影响。在Ba4Nd2Fe2(NbxTa1-x)8O30(x=0,0.5,0.7,0.9,0.95)系列陶瓷中发现,x=0.9和0.95的成分在室温以上发生弥散性一级铁电相变,居里温度Tc分别为306K和320K。随着x的增加,铁电相变的弥散性减小,相变温度趋于增加。x=0.7,0.9和0.95的成分获得了室温磁滞回线,而陶瓷的磁性起源于钨青铜结构相。随着x的增加,陶瓷的在室温下的铁磁性增加。x=0.9和0.95的陶瓷具有室温多铁性。在Ba4Sm2Fe2(NbxTa1-x)8O30(X=0,0.5,0.7,0.95,1)系列陶瓷中发现,x=0和0.5时,陶瓷在所测温区内为顺电体。x为0.7、0.95和1时,陶瓷具有室温铁电性,铁电相变温度分别为348K、395K和418K。磁性测试表明,所有组分的陶瓷都具有宏观铁磁性,且剩余磁化强度随着x的增加而增加。陶瓷的宏观铁磁性起源于钨青铜结构相。x为0.7、0.95和1时,陶瓷具有室温多铁性。在Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷中发现,氧缺陷会对其介电、电导和铁电性能产生很大影响。原烧结样品和氮气氛退火处理样品在铁电相变温度以上都存在一个介电弛豫,很可能是由于二价氧空位周围势阱控制的交流电导导致的。氮气氛和氧气氛退火处理的样品直流电导很可能是由于二价氧空位长程跃迁导致的,而原烧结样品的直流电导更有可能是由电子和氧空位混合导电的机制引起的。退火处理会改变氧缺陷的分布和形态。低浓度的散乱状氧缺陷有助于铁电畴的形核,增强陶瓷的铁电性；而高浓度的聚集的氧缺陷会形成畴壁钉扎中心导致极化钉扎,从而减弱陶瓷的铁电性。
【作者】刘舒斐；
【导师】吴勇军；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】多铁性；钨青铜；铁电性；磁性；氧空位；

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