不同铁掺杂水平的BaTi1-ZFeZO3与Tb1-xDyxFe2-y的层状复合结构的磁电效应

论文摘要

本文主要讨论了不同掺杂Fe3+水平的Fe-BaTiO3（Fe-BTO）与Tb1-xDyxFe2-y（TDF）胶合构成的双层复合结构的磁电效应。采用溶胶-凝胶方法制备一系列不同浓度的Fe3+掺杂钛酸钡前驱粉体，再将粉体压制成直径为10mm，高度为15mm的圆柱体，采用热压炉在10MPa，900℃下热压10h后，并进一步在1300℃下烧结10h。经切片、抛光后形成不同铁掺杂水平的钛酸钡薄圆片。XRD显示它们的结构仍然为四方相钙钛矿，空间群为4mm，且不含任何杂相，通过热压烧结后的样品同时也显示出较高的致密度。同时差热分析（DSC）表明它们的铁电-顺电转变温度随掺杂浓度的增加而下降，最低为75℃。另外相变潜热（|△H|）亦随Fe3+掺杂量的增加而降低。上述结果意味着掺杂增加了体系内的无序度。将它们极化后并与Tb1-xDyxFe2-y黏合制成ME双层膜。我们测量了该系列双层复合结构的ME效应与偏置磁场的关系，发现当掺杂量大于1％后，复合双层膜Fe-BaTiO3/Tb1-xDyxFe2-y的磁电效应曲线与1％掺杂的样品的同类结果有很大差别，它是一条趋饱和曲线；同时当掺杂水平为1．5％时具有最大的ME效应，其数值可达1420 mV Oe-1mV-1。该结果显示，对Fe3+掺杂的钛酸钡，当掺杂水平为1．5％左右时应有最大的压电效应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 绪论:ME效应
• §1.1 磁电（ME）效应概述
• §1.2 单相磁电材料
• §1.3 复合磁电材料
• §1.3.1 复合磁电材料的设计原理
• §1.3.2 复合材料磁电材料的发展及现状
• §1.4 本研究工作的设想
• 3的影响'>第二章 Fe掺杂对铁电材料BaTiO₃的影响
• §2.1 钛酸钡铁电体概述
• §2.1.1 铁电体的概念
• 3晶体结构'>§2.1.2 BaTiO₃晶体结构
• §2.1.3 铁电体的热力学理论
• 3的电畴结构'>§2.1.4 BaTiO₃的电畴结构
• §2.1.5 压电效应与压电陶瓷
• 3的巨大电致伸缩效应'>§2.2 Fe掺杂BaTiO₃的巨大电致伸缩效应
• 3陶瓷的掺杂与改性'>§2.2.1 BaTiO₃陶瓷的掺杂与改性
• 3概述'>§2.2.2 Fe掺杂BaTiO₃概述
• 3单晶的点缺陷对称理论'>§2.2.3 Fe-BaTiO₃单晶的点缺陷对称理论
• 3的制备与表征'>第三章 不同掺杂浓度的Fe-BaTiO₃的制备与表征
• §3.1 钛酸钡陶瓷前驱粉体的合成方法
• §3.1.1 共沉淀法
• §3.1.2 溶胶-凝胶法
• §3.1.3 水热法
• §3.1.4 微乳液法
• §3.2 掺铁钛酸钡样品的制备
• 3样品XRD分析'>§3.3 掺杂Fe-BaTiO₃样品XRD分析
• §3.4 差热分析
• §3.4.1 差热分析概述
• 3样品相变差热分析'>§3.4.2 不同铁掺杂水平的Fe-BaTiO₃样品相变差热分析
• 3/Terfenol-D双层复合结构的磁电效应'>第四章 掺铁Fe-BaTiO₃/Terfenol-D双层复合结构的磁电效应
• §4.1 ME效应的测量方法
• §4.2 铁磁相Terfenol-D磁致伸缩效应和磁热分析
• 3/Terfenol-D复合结构磁电效应测量结果与讨论'>§4.3 Fe-BaTiO₃/Terfenol-D复合结构磁电效应测量结果与讨论
• 结束语
• 参考文献
• 研究生阶段发表的论文
• 致谢