论文摘要
多铁性材料具有两种或两种以上的铁性，如铁弹性、铁磁性、铁电性等等。多铁性材料目前被广泛研究，因为耦合作用容易发生在其电有序和磁有序之间，即电极化可以由外磁场调控而外电场也可以调控磁有序状态，利用此磁电耦合特性使其在磁电随机存储器、传感器等方面有广泛的潜在应用前景。稀土钛酸盐R2Ti2O7（R=稀土元素）具有丰富的物理性质和广泛的应用前景，当R=La和Nd时其为单斜结构，当R=SmLu、Y时其为绿烧石结构。对于单斜结构的La2Ti2O7，人们多为关注其光学催化、荧光性质等性质，而对其多铁特性研究则较少。本文探索了不同烧结条件对La2Ti2O7陶瓷铁电性的影响，并在此基础上通过A位和B位适量元素掺杂来获得室温下铁电性和铁磁性的共存。论文的主要内容如下：（1）采用固相法合成La2Ti2O7，研究不同烧结温度和烧结时间对其铁电性影响，并对其介电行为进行分析。通过对其微观结构和铁电性进行了表征，发现当烧结温度为1400oC、烧结时间为24h时，其铁电性最好。在最佳烧结条件制备La2Ti2O7，在210MHz频率范围内，其相对介电常数和介电损耗基本保持不变，当温度上升时，相对应的数值也增大。（2）采用固相法分别合成一系列Mn和Fe掺杂的La2Ti2O7样品。首先，研究Mn掺杂对La2Ti2O7样品的XRD、SEM、P-E和M-H、介电频谱等结果的影响。X射线衍射结果表明固相法合成的所有La2Ti2-xMnxO7（0≤x≤0.16）陶瓷样品均为单相；因为Mn离子的引入，La2Ti2O7样品的晶粒尺寸减小，La2Ti2O7晶粒的生长收到抑制；跟纯相的La2Ti2O7相比，掺杂样品的铁电性减弱，但随着Mn掺杂量的增加，样品的铁电性先减弱后增强，这由于氧空位浓度变化导致的；同时，所有引入Mn离子的La2Ti2O7样品在室温下均具有很弱的铁磁性。在所有的样品中，Mn离子浓度为x=0.08的样品表现出最佳的多铁性，其室温下的剩余磁化强度和矫顽场分别为0.0018emu/g和0.38μC/cm2。接着，在B位引入Fe离子，探索Fe离子的引入对La2Ti2O7样品的XRD、P-E和M-H曲线等影响。研究结果表明低掺杂量为单相，掺杂量大于0.04就有La2/3TiO3杂相出现；同纯相的La2Ti2O7相比，引入Fe离子的样品的铁电性减弱，但当Fe离子浓度上升时，样品的铁电性逐渐增强，这是因为高掺杂量样品中出现La2/3TiO3的缘故；通过比较不同Fe离子浓度的样品的M-H曲线，发现当Fe离子浓度上升时，La2Ti2O7样品的铁磁性逐渐增强。（3）在La2Ti2O7样品的A位掺杂Nd离子，同时在B位掺杂8%的Mn离子，研究掺杂样品的物相、磁性和铁电性。采用固相法合成了一系列的La2-xNdxTi1.92Mn0.08O7（0≤x≤0.4）陶瓷样品，X射线衍射结果表明，所有样品均为单相，表明Nd和Mn能够同时完全进入到La2Ti2O7晶格中去；与La2Ti1.92Mn0.08O7陶瓷样品相比，Nd掺杂能够起到改善样品铁电性的作用；室温磁滞回线的结果表明，Nd的引入使得La2Ti1.92Mn0.08O7陶瓷逐渐由铁磁性变为顺磁性。