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层状铋系Arrivillius结构氧化物是一类由(Bi2O2)2+和类钙钛矿结构的[An-1BnO3n+1]2-(n:类钙钛矿层数)单元沿c方向周期性排布的单相材料。已广泛研究的磁电材料BiFeO3和铁电材料Bi4Ti3O12组成的单相多铁Aurivillius化合物一般表示为Bi4Bin-3Ti3Fen-3O3n+3(BFTO)。最近,因其潜在的ME耦合的出现,在这种情况下,可实现电场的磁化和/或磁场的铁电极化,使它们在传感器、存储器、自旋电子学和自旋电子学等领域得以应用。Bi6Fe2Ti3O18(n=5)是由(Bi4Fe2Ti3O16)2-五层钙钛矿单元沿c轴夹有两层(Bi2O2)2+层的比较典型的Aurivillius 化合物。具有层状钙钛矿结构的多铁材料BFTO类钙钛矿层中的氧八面体中心的Ti离子和Fe离子与周围的O离子形成强的相互作用偏离氧八面体的中心从而使其表现出特有的铁电和铁磁性。本文主要将具有五层钙钛矿结构的Bi6Fe1.4Ni0.6Ti3O18(BFNT)作为基体材料,研究了A位不同掺杂元素及溶胶-凝胶制备方法对材料微观结构和多铁以及介电性能的影响。本毕业论文章节简介:第一章:介绍多铁材料的研究背景,包括多铁材料的相关概念、研究方向以及Bi5FeTi3O15(n=4)和Bi6Fe2Ti3O18(n=5)多铁材料的研究现状和进展。还介绍了多晶钙钛矿材料常用的制备方法与表征方法及其原理等内容。第二章:主要介绍由溶胶-凝胶法制备的Bi5.75R0.25Fe1.4Ni0.6Ti3O18(R=La,Sm,Nd,Eu)陶瓷样品,通过对A位不同稀土元素(La,Sm,Nd,Eu)掺杂,研究其对多晶材料的微观结构和多铁性能的影响。实验结果表明,由于四种稀土元素离子半径各不相同,将含有稀土元素La,Sm,Nd,Eu的磁性单元插入到铁电基体材料后,材料的多铁性能得不同程度的改善。通过研究对比发现,材料磁性提升的原因可能是A位离子半径更小的元素掺杂所产生的更大程度的畸变所导致的。第三章:介绍溶胶-凝胶法制备Bi6-xNdxFe1.4Ni0.6Ti3O18(x=0.1,0.2,0.25,0.3)陶瓷样品。研究了 A位不同Nd含量对材料的微观结构和多铁性能的影响,发现随着Nd掺杂量的增加,材料的晶粒尺寸有所减小。研究发现,当A位掺杂量为0.20时,样品获得了 4.132 emu/g的最大饱和磁化强度(2Ms)。在190 kV/cm的电场下,当A位掺杂量为0.25时样品获得了 19.7μC/cm2的最大剩余电极化强度(2Pr)。并且Raman和XPS的测量结果显示:小量Nd掺杂可以增强Bi离子稳定性,有助于提升样品的铁电性能。第四章:介绍了自行设计的具有改善溶胶-凝胶法的一种燃烧法快速制备粉末装置。该装置可以改善溶胶-凝胶法制备样品时出现的制备周期长、离子分布不均匀以及燃烧不充分等问题。可以通过该装置将样品在不同保护气氛下预烧结处理,从而提高凝胶纤维的强度和连续性。或者在氧气氛围下烧结凝胶纤维,从而解决燃烧不充分的问题。第五章:总结了全文研究内容,并对以后尚可进行研究的工作提出展望。