六角多铁HoMnO3的磁电性质及其研究进展

六角HoMnO3材料是近年来多铁性磁电材料研究中一个极其重要且具有代表性的材料.文章全面概述了多铁材料HoMnO3的磁电性质以及近年来国内外的相关研究进展,包括HoMnO3的低温自旋交换作用、磁性相变、外加电场诱导的磁化改变、铁电极化机理以及由于磁弹、自旋晶格耦合、自旋声子耦合作用导致的巨磁电效应等.重点评述了HoMn...     

六角多铁HoMnO3的磁电性质及其研究进展

六角HoMnO3材料是近年来多铁性磁电材料研究中一个极其重要且具有代表性的材料.文章全面概述了多铁材料HoMnO3的磁电性质以及近年来国内外的相关研究进展,包括HoMnO3的低温自旋交换作用、磁性相变、外加电场诱导的磁化改变、铁电极化机理以及由于磁弹、自旋晶格耦合、自旋声子耦合作用导致的巨磁电效应等.重点评述了HoMnO3材料磁电效应产生的物理机制,在此基础上,讨论了应用过程中存在的问题,提出了解决的可能途径.     

Co-Ru共掺杂M型钡铁氧体的制备及性能的研究

采用固相法制备了Co²⁺-Ru⁴⁺共同掺杂的钡铁氧体BaFe_12-2xCo_xRu_xO₁₉(x=0.1,0.3,0.5,0.7),使用X射线衍射仪对掺杂改性后的钡铁氧体粉末进行了物相表征;分析了掺杂过程中样品晶格常数发生变化的原因;使用超导量子干涉仪对BaFe_12-2xCo_xRu_xO₁₉的磁性进行了测试;使用网络矢量分析仪研究了钴钌共同取代对钡铁氧体的吸波性能影响,以及相同取代量下,不同厚度对钡铁氧体吸波性能的影响。结果表明,经过1150℃高温煅烧后,样品均形成纯六角晶系的磁铅石结构,空间群为P6₃/mmc;由于Co²⁺,Ru⁴⁺,Fe³⁺三者离子半径的不同,使得材料晶格常数值a增大而c减小,c轴的磁晶各向异性降低;Co²⁺-Ru⁴⁺离子的共...     

复合相多铁性陶瓷(1-x)BaTiO3-xCoFe2O4的制备和性质

为研究复合相多铁材料中的磁电耦合并寻找同时具有良好铁电性和磁性性质的复合相多铁性材料,采用固态反应法,制备了(1-x)BaTiO3-xCoFe2O4系列复合多铁性陶瓷.通过分析性质和成分之间的依赖关系,在实验上发现,在x=0.3附近,陶瓷表现出较好的室温铁电、压电和磁性性质,相关的铁电剩余极化值为4.5 μC/cm2,压电导数和机电耦合系数为73 pC/N和0.16,剩余磁化强度为6.7 emu/g.并且,在实验上观察到磁电耦合效应对宏观电、磁性质的影响.     

W型Ba_(1-x)La_xCo_2Fe_(16)O_(27)的微波吸收性能

用溶胶-凝胶法制备镧掺杂W型钡铁氧体Ba1-xLaxCo2Fe16O27（x=0,0．1,0．2,0-3）样品。用XRD和SEM对样品的晶体结构、表面形貌、粒径进行表征,用微波矢量网络分析仪测试该样品在2-18GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率,根据测量数据计算电磁损耗角正切及得出微波反射率与频率的关系,探讨该材料的微波吸收性能与电磁损耗机理。研究结果表明：适量稀土镧掺杂能改善微波吸收性能,在x=0．2时,样品微波吸收效果最好;当样品厚度为1．90mm及x=0．2时,吸收峰值为16．2dB,10dB以上频带宽度达4．0GHz样品的微波吸收来自磁损耗和介电损耗的共同作用,磁损耗更为显著。     

Ba3-xYxCO2Fe24O41铁氧体的制备与吸波性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂钇的磁铅石型系列Z型钡铁氧体纳米颗粒.通过对相结构的分析表明:Ba3-xYxCO2Fe24O41(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)样品在1300℃下烧结5h后成相主要为Z型钡铁氧体,同时伴有少量W型、Y型杂相.还对添加稀土钇及间隔一段时间后吸波性能的变化进行了研究,结果表明,掺杂适量的稀土钇(x=0.1)在微波X波段平均吸波性能达到最大,抗氧化能力也明显增强,过量或少量掺杂钇都会影响材料的吸波性能及抗氧化能力.     

多铁和磁电材料的第一性原理研究（英文）

多铁材料是一类由自旋、电荷、晶格和轨道等多种自由度的相互作用引起的具有2种或者2种以上铁序的功能材料.近年来关于多铁性的报道屡见报端杂志,表明越来越多的研究人员关注着这一领域的研究进展.在这些研究成果中,第一性原理研究在解释实验观测,发现新物理机制和预测新型多铁、磁电材料方面都扮演着先锋角色.本文回顾了第一性原理在材料领域,尤其是多铁性、磁电效应和隧道结研究中的广泛应用和主要成果.结合最近发展的理论研究方法,例如选择性轨道加场法,评述了这些手段在解释多铁和磁电材料中奇异物理现象方面的有效性.由于电控磁性是多铁领域和自旋电子学领域追求的共同目标,因此总结了第一性原理研究在电控磁性方面所取得的成果.最后,本文概述了多铁和磁电材料在实际应用中亟待解决的问题,并且着重展望了若干种利于解决多铁和磁电材料领域实际问题的研究方法.本文通过深入探讨过渡金属氧化物中的铁电起源以及多铁体中铁电性和磁序的共存现象,期望能有益于新型多铁和磁电材料的探索.     

Co离子掺杂La2Ti2-xCoxO7的室温多铁性

通过向传统铁电材料La₂Ti₂O₇中引入磁性Co离子,成功制备出了新型室温多铁材料La₂Ti_2-xCo_xO₇(x=0、0.03、0.05、0.07)。测试结果表明,所有样品均为单相晶体结构,在x射线探测范围内无第二相杂质出现。适当浓度的磁性Co离子掺杂不仅可有效提高材料的饱和铁磁磁化强度,还可有效降低体系漏电流,提高La₂Ti₂O₇绝缘性,进而改善La₂Ti_2-xCo_xO₇铁电性和多铁性。对La₂Ti_2-xCo_xO₇等样品的顺磁、反铁磁和铁磁等复杂磁相互作用的微观机理进行了探讨。铁磁性的产生被认为与氧空位和过渡金属离子3d电子自旋之间的交换耦合作用有关。而对未掺杂的La₂Ti...     

多铁材料

正多铁性材料同时具有铁电、反铁磁等多种铁性序,不同序参量间耦合作用可产生磁与电间的交叉调控,有望实现铁电性与磁性集成的新一代多功能器件,如新型磁电传感器件、自旋电子器件、高性能信息存储器件等。研究新一代多铁性磁电材料中各种相互作用和有序规律,利用材料基因组计划发现新的量子现象和调控方法,不仅是材料和物理学科自身发展的需求,并可能成为今后对人类社会经济发展有重大影响的基础科学问     

纳米晶CoFe2-xCexO4的结构与磁性能研究

采用化学共沉法制备了纳米尺度的CoFe2-xCexO4（x=0～0．3）粉料,分别在不同温度下进行了热处理,利用X射线衍射仪（XRD）、振动样品磁强计（VSM）对样品的结构和磁性进行了测量和分析．实验结果表明：在铈掺杂量x≤0．2时样品形成了单一的具有尖晶石结构的钴铁氧体相,而x〉0．2时钴铁氧体相和CeO2相并存;铈掺杂量对样品的磁性能有较强的影响,在铈含量较低（x≤0．2）时,比饱和磁化强度σs变化不大,矫顽力Hc大幅度增大,而在x〉0．2之后二者都急剧下降,在x=0．1附近样品能同时获得较大的Hc和σs值．     

M型钡铁氧体的制备及其吸波性能表征

采用溶胶凝胶自蔓延合成工艺制备了六角晶系M型钡铁氧体微粉BaFe12O19.用X射线衍射仪,振动样品磁强计和矢量网络分析仪对粉末的结构、磁性能以及电磁波吸收性能进行了表征.结果表明,BaFe12O19既能产生磁损耗,又能产生介电损耗,是一种宽频微波吸收材料.     

Cost-effective integrated strategy for the fabrication of hard-magnet barium hexaferrite powders from low-grade barite ore

Ultrafine barium hexaferrite (BaFe₁₂O₁₉) powders were synthesized from the metallurgical extracts of low-grade Egyptian barite ore via a co-precipitation route. Hydrometallurgical treatment of barite ore was systematically studied to achieve the maximum dissolution efficiency of Fe (~99.7%) under the optimum conditions. The hexaferrite precursors were obtained by the co-precipitation of BaS produced by the reduction of barite ore with carbon at 1273 K and then dissolved in diluted HCl and FeCl₃ solution at pH 10 using NaOH as a base; the product was then annealed at 1273 K in an open atmosphere. The effect of Fe3+/Ba2+ molar ratio and the addition of hydrogen peroxide (H₂O₂) on the phase structure, crystallite size, morphology, and magnetic properties were investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and vibrating sample magnetometry. Single-phase BaFe₁₂O₁₉ powder was obtained at an Fe3+/Ba2+ molar ratio of 8.00. The formed powders exhibited a hexagonal platelet-like structure. Good maximum magnetization (48.3 A·m2·kg–1) was achieved in the material prepared at an Fe3+/Ba2+ molar ratio of 8.0 in the presence of 5% H₂O₂ as an oxidizer and at 1273 K because of the formation of a uniform, hexagonal-shaped structure.     

铁酸钡复合超细微粒的制备和性能研究

以FeCl3·6H2 O、FeSO4·7H2 O和BaCl2 ·2H2 O为原料 ,采用固相反应法和微乳液 -沉淀法制备铁酸钡超细微粒。并进行了XRD、TEM、IR分析和磁化率的测定 ,结果表明 ,微粒的主要成分为α 型BaFe2 O4,平均粒径分别约为 2 38nm和 2 5 5nm ,单个微粒的粒径分别约为 3 1 4nm和2 65nm ,每个复合微粒中分别含有 72和 1 34个铁酸钡粒子 ;磁化率的大小随磁场强度、灼烧温度的增加而增大。     

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.     

Electric polarization reversal and memory in a multiferroic material induced by magnetic fields

Ferroelectric and magnetic materials are a time-honoured subject of study and have led to some of the most important technological advances to date. Magnetism and ferroelectricity are involved with local spins and off-centre structural distortions, respectively. These two seemingly unrelated phenomena can coexist in certain unusual materials, termed multiferroics. Despite the possible coexistence of ferroelectricity and magnetism, a pronounced interplay between these properties has rarely been observed. This has prevented the realization of multiferroic devices offering such functionality. Here, we report a striking interplay between ferroelectricity and magnetism in the multiferroic TbMn2O5, demonstrated by a highly reproducible electric polarization reversal and permanent polarization imprint that are both actuated by an applied magnetic field. Our results point to new device applications such as magnetically recorded ferroelectric memory.     

La_(5/8)Ca_(3/8)Mn_(1-x)Co_xO_3(x≤0.1)体系电阻率低温最小值现象的散射机制

主要研究了La5/8Ca3/8Mn1-xCoxO3(x≤0.1)体系的低温电输运特性.在全温区,电阻率随温度变化曲线出现双绝缘—金属转变峰现象;各样品均在25 K附近存在一个有趣的低温电阻最小值现象,外加磁场可使其向低温区移动并产生抑制作用.通过对La5/8Ca3/8Mn1-xCoxO3(x≤0.1)样品在25 K附近的电输运特性进行的拟合分析,表明存在着弹性和非弹性散射过程的竞争,可用库仑相互作用和非弹性电子散射解释.拟合参数值的变化表明来自电子—电子、电子—声子及电子—磁子散射的共同作用,且电子—电子相互作用随着Co掺杂量的增加而增强,这与样品在低温下存在的铁磁—反铁磁相互竞争产生的团簇玻璃态有关.随着Co掺杂量增大,FM团簇减少且自旋冻结,使载流子局域化增强而导致电阻率增大.证明了与磁场和温度有关的电子散射进程引起电子的局域化效应乃是导致体系输运行为发生变化的主要原因.     

Ni50.3Mn27.3Ga22.4磁性形状记忆合金薄膜的磁性能研究

采用磁控溅射方法制备Ni50.3Mn27.3Ga22.4磁性形状记忆合金薄膜。系统研究薄膜的马氏体相变行为、磁场增强相变应变特性以及温度对磁感生应变的影响。试验结果表明,经823 K退火1 h的Ni50.3Mn27.3Ga22.4薄膜室温下处于奥氏体态,马氏体相变开始温度为271.5 K。当沿膜面方向施加0—0.8 T磁场时,Ni50.3Mn27.3Ga22.4薄膜的马氏体相变应变量随磁场强度的增大而增大,呈现出磁场增强马氏体相变应变效应。试验还发现,饱和磁感生应变显著依赖于测试温度。当测试温度低于拟马氏体相变结束温度时,饱和磁感生应变随温度的升高先缓慢增大,在马氏体相变开始温度附近磁感生应变值发生跳跃式增加,然后随测试温度的进一步升高而降低。     

多铁性异质结研究进展

多铁异质结中的磁电耦合效应是凝聚态物理和材料物理的研究热点之一.相比单相的多铁材料,多铁异质结中界面处的自旋、电荷、轨道以及晶格之间存在着复杂的相互作用,导致出现一些新的物理现象,使得其在新一代的存储器、传感器、微波等领域中具有重要的应用前景.文章介绍近年来在多铁异质结方向取得的进展,着重介绍实现电场对磁性控制的场效应、应变效应、交换偏置效应等,以及磁场对多铁性的调控,从而获得很大的磁电耦合效应;分析了多铁隧道结及其磁电耦合效应,其集成了传统铁电隧道结和铁磁隧道结的优势,可大幅度提高单个存储单元存储状态,从而提高存储密度.最后提出当前面临的问题和对未来的展望.     

(Bi3.15Nd0.85)(Ti2Fe0.5Co0.5)O11.5陶瓷的制备及多铁性能表征

采用改进的固相反应法制备(Bi3.15Nd0.85)(Ti2Fe0.5Co0.5)O11.5陶瓷.多铁性能测试结果表明,陶瓷样品具有室温多铁性.样品的剩余磁化为~77memu/g,剩余极化为~1.7μC/cm2,且磁场对介电频谱的影响证实该陶瓷样品的室温磁电耦合效应.     

Development of lead-free multifunctional materials Bi(Co0.45Ti0.45Fe0.10)O3

A lead free multiferroic material,Bi(Co_(0.45)Ti_(0.45)Fe_(0.10))O_3(BCTF45/10)was synthesized by a solid-state reaction route at high temperatures.BCTF45/10 powder was prepared using appropriate raw maretials in oxide powders with methanol medium.As-prepared circular shaped pellets were sintered at 1053 K for 6 h to produce a compact form.Preliminary structural properties and elemental analysis were determined using X-ray diffraction and energy-dispersive X-ray spectroscopy techniques respectively at room temperature.The microstructure or surface morphology of the sintered sample was carried out by using field emission scanning electron microscope(FE-SEM).The XRD analysis shows that the compound exhibits the single-phase of orthorhombic symmetry.The average crystallite size estimated using the Scherrer's technique was found to be 30 nm.The influence of Co and Ti substitution(at Bi and Ti sites of Bi Fe O_3)on some physical and electrical properties of Bi Fe O_3was examined by using phase sensitive multimeter in a wide frequency and temperature ranges.The magnetic nature of the sample was studied using vibrating sample magnetometer.Study of room temperature magnetic hysteresis loop exhibits the enhanced ferromagnetic characteristic with saturation magnetization of 5.091 emu/g and coercive field of 0.213 k Oe respectively.The enhanced magnetic properties highlight various potential applications of Co/Ti doped BCTF45/10 materials.