Dy掺杂Bi1-xDyxFeO3多铁性材料微波电磁特性研究

采用溶胶-凝胶法制备Dy掺杂的Bi1-xDyxFeO3多铁性材料,利用XRD,SEM对材料物相、微结构及形貌进行表征分析;分别采用传输/反射法和弓形法,借助微波矢量网络分析仪测量系统,测量材料试样的微波电磁参量及吸波性能.在实验研究煅烧温度对材料微结构和形貌影响的基础上,确定最佳煅烧温度,进而探讨Dy掺杂量对Bi1-xDyxFeO3材料的微结构、复介电常数和复磁导率频谱特性、电磁损耗机制以及微波吸收性能的影响.结果表明:850oC的煅烧温度制备的Bi1-xDyxFeO3材料杂相基本消失,材料颗粒为亚微米尺寸的短纤维状;Dy掺杂能有效抑制材料中杂相形成和煅烧过程Bi3+挥发,有助于抑制螺旋形自旋磁结构,从而提高复介电常数实部和虚部,增强磁谱的弛豫特性;Bi1-xDyxFeO3材料中介电损耗和磁损耗两种机制共存且存在竞争与协同效应,Dy掺杂可以改善Bi1-xDyxFeO3材料微波高频段的吸波性能.     

烧结温度对Bi_(0.7)Ba_(0.3)FeO_3陶瓷介电、铁电特性影响

用固相反应法在不同烧结温度下制备了Bi0.7Ba0.3FeO3陶瓷样品,研究了烧结温度对Bi0.7Ba0.3FeO3陶瓷结构、介电和铁电特性的影响.运用XRD进行物相分析可知,Bi0.7Ba0.3FeO3陶瓷样品为正交结构,主衍射峰与纯相BiFeO3一致,烧结温度在870℃以上时样品有良好的结晶度,电阻率达到108Ω?数量级.在一定的温度区间内,介电常数随烧结温度的升高而增大.在低频区830℃烧结的样品的介电损耗比较大,而对应于870℃和900℃两个烧结温度的样品介电损耗有了明显的减小;在高频区介电损耗对烧结温度的依赖性不大.样品的交流电导率随烧结温度的升高而增大.在900℃烧结的Bi0.7Ba0.3FeO3样品的Pr值可达到113.11μc/cm2,远大于纯相BiFeO3.通过Ba2+的A位掺杂进一步提高了纯相BiFeO3的介电、铁电性能.     

Ca~(2+)掺杂对BiFeO_3薄膜结构及光学特性的影响

采用溶胶凝胶法制备Bi1-xCaxFeO3前驱体溶液,利用旋涂的方法在ITO导电玻璃上制备Bi1-xCaxFeO3薄膜样品.用X-射线衍射仪、分光光度计分别对薄膜样品的晶体结构、透射光谱进行测量并利用透射光谱计算出材料的能带带隙.结果表明:所有Bi1-xCaxFeO3样品的主衍射峰与BiFeO3相吻合,具有较好的结晶度和良好的晶体结构,随着Ca2+掺杂量的增加,使BiFeO3样品的主衍射峰(104)与(110)逐渐成为单相峰(110),当Ca2+掺杂量大于0.05时,样品由斜六面体转变为正方晶系.所有样品在430nm~600nm区间形成陡峭的线性吸收边,随着Ca2+掺杂量的增加,吸收峰会发生红移.Ca2+掺杂能提高BiFeO3薄膜在可见光的吸收率.Ca2+掺杂导致BiFeO3薄膜带隙降低的主要原因是样品中的缺陷的数量、表面粗糙度及晶格结构共同作用的结果.     

Gd/Nd掺杂对BiFeO3结构和铁电性能的影响

采用快速液相烧结工艺制备了多铁陶瓷材料Bi1-xGdxFeO3(x=0.00,0.05,0.10,0.15)和Bi1-xNdxFeO3(x=0.00,0.05,0.10),研究了稀土离子Gd/Nd掺杂对多铁材料BiFeO3相结构和铁电性能的影响.X射线衍射谱显示对于Gd/Nd掺杂Bi1-xRxFeO3体系,适量掺杂有助...     

Ho掺杂对BiFeO_3介电、铁磁性及磁电耦合效应的影响

采用固相反应法制备出Bi1-xHoxFeO3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷样品,利用X射线衍射仪、精密阻抗分析仪和物性测量系统分别测试了样品的晶体结构、介电特性、磁滞回线并计算出了磁介电系数.结果表明:Ho掺杂量x≤0.1时,Bi1-xHoxFeO3样品呈现扭曲的三方钙钛矿结构,当x≥0.15时,Bi1-xHoxFeO3样品从三方晶系逐渐向正交晶系转变;当频率f=100Hz时,BFO-10%的介电常数是BiFeO3的3倍,且介电损耗相对减小.在f=10kHz,外加磁场为25 00Oe时,BiFeO3,BFO-10%的磁介电系数(MD)分别是-10.17%,-14.65%.在30kOe的磁场作用下,样品的磁滞回线随着掺杂量的增大而逐渐趋向饱和,其剩余磁化强度(Mr)从0.002 4emu/g(BFO)增加到0.116 7emu/g(BFO-20%),说明Ho掺杂显著增强了BFO的铁磁性.     

Nd掺杂BiFeO3多铁陶瓷的磁电性能

采用快速液相烧结工艺制备出Bi1-xNdxFeO3(BNFO-x,x=0.00～0.20)多铁陶瓷样品,研究了掺杂对BiFeO3微观结构和铁电、磁电及介电性能的影响.X射线衍射谱显示样品BiFeO3的相均已形成,且在掺杂量x=0.10附近出现结构相变.掺杂后样品的剩余磁化(2Mr)和剩余极化(2Pr)都有一定程度的提高,以铁电性能改善最为明显.当掺杂量x=0.10时,样品的耐压性能最好,可观察到完全饱和的电滞回线,且剩余极化达到最大值, 2Pr=0.494 C·m-2,比未掺杂时提高了117.6%. 随着Nd的掺杂,样品介电常数随温度变化的关系曲线在尼尔温度之前179℃附近多出一个介电峰,但是在BiFeO3样品中并未发现该介电峰.     

TiO2过渡层对BiFeO3薄膜微结构和铁电磁性质的影响

研究了TiO2过渡层对BiFeO3薄膜微结构和铁电磁性质的影响.采用溶胶-凝胶法分别在Si（100）和Pt（111）/Ti/SiO2/Si（100）衬底上制备了BiFeO3薄膜.通过加入约10 nm厚度的TiO2过渡层,在两种衬底上均制备出了纯相BiFeO3薄膜,而未加过渡层的薄膜均有杂相存在.与未加TiO2过渡层相比较,BiFeO3/TiO2薄膜表面颗粒大小更加均匀、致密、平整.在室温10kHz下沉积在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上的薄膜的损耗从0.094下降到0.028;而薄膜的介电常数变化不大,分别为177和161.在室温下同时测得了薄膜的电滞回线和磁滞回线.BiFeO3/TiO2薄膜的饱和磁化强度为16.8 emu/cm3,在600kV/cm电场下,剩余极化强度为9.8μC/cm2.研究表明,TiO2过渡层能够有效地抑制Bi FeO3薄膜杂相的生成,提高薄膜的表面平整度以及耐压性.     

Induced modi fi cations in the properties of Sr doped BiFeO3 multiferr oics

Multiferroics exhibit unique combination of ferroic properties,simultaneously.For instance,in BiFeO3,magnetic and electric properties co-exist.In this work,BiFeO3 and Sr-doped BiFeO3 samples with general formula,Bi1-x Srx FeO3(x=0.00,0.05,0.10,0.20,and 0.30) were synthesized by sol-gel auto-combustion technique,in order to investigate these ferroic properties.The samples were confrmed to have perovskite type rhombohedral structure,characteristic of BiFeO3.A dilute phase of Bi2Fe4O9was also found in all the Sr-doped samples.The micrographs of the palletized samples revealed that minutely doped Sr might not have any effect on the morphology of the samples.Frequency dependent dielectric measurements were carried out at room temperature for all the samples from 100 Hz to 1 MHz.The dielectric constant of un-doped sample at low frequency was 52 which decreased with increasing Sr doping.An enhancement of magnetic properties was observed with increasing the Sr contents.Pure BiFeO3 material was observed to have the least value of remanent magnetization.As the Sr2+ tions were doped in BiFeO3,its magnetization and remanence were increased to 0.867 emu/g and 0.175 emu/g,respectively,at x=0.30.     

0.2BiFeO3-0.8Bi4Ti3O12固熔薄膜的电性质

用溶胶-凝胶方法在LaNiO3包覆的Si（111）衬底上制备了BiFeO3掺杂的Bi4Ti3O12薄膜,XRD研究表明薄膜呈完全随机取向,通过BiFeO3的掺杂使Bi4Ti3O12层状钙钛矿的C轴缩短.铁电性测试的结果表明,薄膜的剩余极化强度为2.0μC/cm^2,略小于用溶胶-凝胶方法制备的纯Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度.漏电流测试结果表明薄膜导电机构满足公式.     

Bi系高温超导氧化物中掺杂(Pb、Sb、Eu)的研究

采用空气中固态反应的方法制备了一系列掺 Pb、Sb、Eu的 Bi系高温超导氧化物 .对这些样品进行了超导性能的测量 ,X射线衍射 ( XRD)分析以及扫描电镜 ( SEM)的形貌观察 ,发现 Pb、Sb的掺杂对 Bi系材料超导相 2 2 1 2相、2 2 2 3相的形成有明显的促进作用 ,而 Eu的掺杂只有利于 2 2 1 2相的形成却不利于 2 2 1 2相向 2 2 2 3相的转变 .在掺 Eu的样品中发现有Ca2 Cu O3 存在 .对 Bi系材料中调制结构的形成机制给予了定性解释     

Ba_(1-x)Ca_xTiO_3陶瓷的介电性和正电子湮没研究

采用固相反应法制备Ba1-xCaxTiO3陶瓷样品,运用X射线衍射技术进行物相分析,利用HP4294A阻抗分析仪测量样品在室温下的介电特性随频率和Ca2+掺杂量的变化.实验结果表明:Ca2+掺杂可以提高BaTiO3陶瓷的介电常数随频率变化的稳定性,降低BaTiO3陶瓷的介电损耗,随着掺杂量增加,效果就越明显;用正电子湮没寿命谱学的方法研究样品中的结构缺陷与掺杂量的变化关系.分析了样品的微观结构与掺杂量的大小有关.     

（Ba0.2Sr0.8）1-1.5xBixZn0.04T i0.98O3陶瓷结构及介电性能的研究

采用传统固相反应方法,制备了（Ba0.2Sr0.8）1-1.5xBixZn0.04Ti0.98O3（x=0.00、0.01、0.02、0.03）陶瓷材料,用X射线衍射、扫描电子显微镜和变温介电谱方法,对它们的晶格结构、微观形貌和复介电常数进行了测量和分析.结果表明：1）Zn2＋和Bi3＋进入到Ba0.2Sr0.8TiO3晶格中并与之形成ABO3钙钛矿型固溶体;2）随Bi2O3掺入,陶瓷的室温晶系结构由立方相转变为四方相,同时出现在约120K的弥散相变转化为弛豫相变;3）Bi2O3掺杂对晶粒生长有明显的抑制作用,但晶粒之间的连接性增强,陶瓷的致密度增加;4）当T=300K,f=1Hz,当Bi3＋的掺杂量为0.01mol时,陶瓷样品室温介电常最大（ε＇=1529.95）,此时室温介电损耗值为最大（tanδ=3.366×10-2）.上述结果为该类陶瓷掺杂改性研究,以及弛豫相变机制探索提供参考.     

Gd掺杂对0.7BiFeO_3-0.3BaTiO_3固溶体的结构和性能的影响

采用固相法合成了0.7BiFeO3-0.3BaTiO3-xmolGd2O3固溶体(x=0,0.003,0.006,0.009,0.012).XRD测试结果显示:0.7BiFeO3-0.3BaTiO3在室温下是赝立方相,Gd2O3的掺入抑制了四方相的形成,随着Gd3+掺入量的增加,样品结构从赝立方相向三方相转变.介电性能测试表明:较高频率下,相对于其它样品,掺杂量为0.009和0.012的样品的介电性能明显提高;介电损耗随掺杂量增加明显增大.同时相关测试结果显示:Gd掺杂使样品的介温曲线变平缓,尤以掺杂量为0.009样品最为明显,其介电损耗曲线变化亦较缓慢,表明该样品介电性能的稳定性有较大提高.     

Bi1-xLaxFeO3多铁体系的微波吸收性能

采用溶胶-凝胶法制备Bi1-xLaxFeO3(x=0,0.05,0.10,0.15)粉晶样品,用X线衍射仪表征样品的晶体结构,用扫描电镜观察样品的颗粒形貌与尺寸,用微波矢量网络分析仪测试样品在2～18 GHz微波频率范围内的复介电常数、复磁导率,并计算损耗角正切及微波反射率.研究结果表明:Bi1-xLaxFeO3晶体结构为钙钛矿型,颗粒形貌为直径约200nm、长度约700nm的不规则短棒状;La的A位掺杂有利于提高体系的微波吸收性能;当样品厚度为2.6 mm,x=0.10时,吸收峰值为27.7 dB,小于-10 dB吸收带宽为3.4 GHz,该材料的电磁损耗来自介电损耗和磁损耗,但介电损耗较大.     

CaCu3Ti4O12-xZnO陶瓷介电性能研究

采用传统陶瓷烧结方法,制备了CaCu3Ti4O12(CCTO)-xZnO(x=0,0.05,0.20,0.60,1.00)陶瓷样品.应用X射线衍射仪及扫描电镜,分别确定了样品的物性和形貌.利用阻抗分析仪测定了不同频率和温度下材料的介电常数和介电损耗,研究了ZnO对CCTO材料的微观结构和介电性能的影响.结果表明:添加ZnO可促进CCTO晶界处小晶粒生长,抑制大晶粒生长,降低CCTO陶瓷样品高频范围的介电损耗.当x=1时,在1kHz～1MHz频率范围内,tanδ均小于1.1,并且可将陶瓷的压敏电压提高至100V/mm.这为优化CCTO材料性能、推进其在电容器方面的应用,提供了一定的实验依据.     

CaBi4Ti4O15基陶瓷制备与镧掺杂的性能优化

两步法烧结制备一系列CaBi4-xLaxTi4O15（x=0,0．1,0．2,0．3,0．4）（CBLT—X）：以氧化物为前驱体用熔盐法合成片状粉体,然后通过晶体定向技术制备后烧结成陶瓷．通过SEM微观结构表征来确定增加镧掺杂和温度对晶粒生长和织构形成的影响．当镧掺杂（z=0．4）烧结温度在1150℃时,CBLT—X陶瓷在垂直于流延方向上介电常数可提高到570．CBLT—X系列陶瓷的介电常数和介电损耗在垂直于流延的方向的数值都高于平行方向上．控制CBLT—X陶瓷结构化和晶粒生长的机理首次用3D模式进行了讨论．     

过量PbO对PMW-PNN-PT基陶瓷微观结构和介电性能的影响

目的 研究过量PbO对0．25Pb（Mg1/2W1/2）O3-0．41Pb（Ni1/3Nb2/3）O3-0．34PbTiO3＋5％ WO3＋0．25％MnO2＋xPbO陶瓷（简写为PMW-PNN-PT基陶瓷，x=0，0．04，0．06，0．08）的相组成、微观结构和介电性能的影响规律。方法用半化学法制备了PMW-PNN-PT基陶瓷，通过对预烧粉体和陶瓷的XRD分析确定其相组成，用扫描电镜观察陶瓷的微观形貌，用LCR测试仪测试陶瓷的介电性能。结果随PbO含量的增加，预烧粉体中立方焦绿石相Pb3Nb4O13（简写为P3N2）逐渐减少，三方焦绿石相Pb2Nb2O7（简写为P2N）逐渐增多；过量PbO可以增加陶瓷中的钙钛矿相含量，减少P3N2和Pb2WO5的含量，使陶瓷的晶界逐渐清晰，晶粒发育良好，陶瓷的介电常数逐渐增大，但介电温度稳定性逐渐变差。结论采用半化学法制得了高介电温度稳定性的未过量PbO的PM-PNN-PT基陶瓷，其介电常数高于日本TDK公司的同类产品。