论文摘要
多铁性材料是指在一定温度范围内同时展现出两种或两种以上铁的基本性能的材料。如:铁电性（反铁电性）、铁磁性（反铁磁性）或铁弹性。而BiFeO3是少数在室温下同时具有两种结构有序的天然多铁性材料之一,是最有希望在室温下实现磁电效应的材料。但其一般有几个缺陷,如纯相的BiFeO3制备困难,漏电流过大使其难以得到饱和的极化回线,并且较弱的铁磁性在室温下也很难被测出,这些都限制了其应用。本文采用固相烧结工艺制备了A位Pr掺杂BiFeO3单相多铁性陶瓷和xNiFe2O4- （1-x）Bi1-xPrxFeO3（0≤x≤0.9）铁电/铁磁复合多铁性陶瓷。并对其物相结构、铁电性能和铁磁性能作了详细的研究。对于BiFeO3多铁陶瓷A位Pr掺杂实验发现,不管是掺杂量变化还是烧结温度变化,所有样品均已形成了简单钙钛矿相,与纯相BiFeO3的结构相同,而且物相纯度明显得以优化。在烧结温度与烧结时间不变的情况下,Bi1-xPrxFeO3系列陶瓷样品的物相纯度随着掺杂量的增加均有提高,样品在x=0.15时最纯。研究样品在900℃,烧结时间为2h的Bi1-xPrxFeO3系列陶瓷时发现,当x=0时磁性最弱,但随着掺杂量x的增加,磁性逐渐地增强,当掺杂量增加到0.15时宏观磁性明显地增强。另外,Pr2O3的添加对BiFeO3陶瓷的介电性能和铁电性能也都有了一定的改善。陶瓷样品的介电常数随掺杂量的增加而增大,而介电损耗除x=0.05外,都略有减小。而在掺杂量与烧结时间不变的情况下,Bi0.85Pr0.15FeO3系列陶瓷样品随着烧结温度的增加,杂相基本消失。样品烧结到900℃时,物相最好。并且,样品的磁性能也有了显著地提高,剩余磁化值增大到0.0122emu/g。此外,样品的介电性能与纯相BiFeO3相比,也有了明显地改善。对于xNiFe2O4-（1-x）Bi1-xPrxFeO3（0≤x≤0.9）复合陶瓷实验发现,此复合陶瓷样品中仅含有钙钛矿结构的BiFeO3和尖晶石结构的NiFe2O4,没有出现其它杂相。对于此复合陶瓷系列样品,随着NiFe2O4含量的增加,在同一磁化场下,陶瓷样品的磁化强度大大增强。但添加NiFe2O4使Bi0.85Pr0.15FeO3陶瓷的介电性能有所降低。对于铁电性能的研究,复合陶瓷样品的剩余极化强度随着NiFe2O4含量的增加而减弱,即铁电性随NiFe2O4含量的增加而降低。