论文摘要
同时具有铁电、铁磁、铁弹中至少两种特性的材料，定义为多铁性材料。近年来，铁性材料引起人们越来越多的关注。多铁性材料的一个重要分支就是多铁性磁电材料，这种材料拥有铁电和铁磁有序。磁电效应的发现使设计铁电性和磁性相关的新型存储器成为可能。BiFeO3是天然的多铁性磁电材料之一，室温下同时具有两种结构有序，即铁电有序（TC-1100K）和反铁磁有序（TN-640K）。BiFeO3因同时呈现电和磁的有序性，而具有磁电效应，是一种非常有应用潜力的材料。近年来，BiFeO3作为少数在室温下同时具有铁电性和磁性的材料之一，引起人们越来越多的关注。BiFeO3在室温下具有钙钛矿结构，由于铋离子和铁离子相对氧离子发生位移而具有铁电性，同时具有螺旋型反铁磁结构。目前对铁酸铋的研究存在以下问题：高极化强度的来源、磁电效应和结构的作用关系等，在制备方法上主要有制备方法复杂以及纯相不易获得等问题。而固相反应法以其工艺简单，制备材料均匀，成分容易控制等优点，在材料制备方面具有很大的优势，是一种非常有用的方法。采用固相反应法法制备BiFeO3材料，可以得到比较理想的结果。本文以氧化铋、氧化铁为原料，用氧化镧为掺杂，制备出含少量杂相的BiFeO3陶瓷样品和Bi（1-x）LaxFeO3（X=0．1、0．2、0．3）陶瓷样品。采用日本Rigaku公司的D／max-2550／pc型X射线衍射仪、荷兰Philips-FEI公司的Quanta 200型环境扫描电子显微镜等分析测试手段对陶瓷微观结构和形貌及其变化规律进行表征与研究。利用瑞士生产的XT200A型数字天平测试了不同预烧和烧结温度下各陶瓷样品的体积密度。运用中国科学院声学所研制的ZJ-4型准静态d33测试仪、Angilent公司的HP4294A型阻抗分析仪等测量系统对样品的介电性能、压电性能和机械性能等进行了测量和计算，并讨论了性能和结构之间的相互关系。对不同La2O3掺杂的Bi（1-x）LaxFeO3压电陶瓷的结构、介电性能、压电性能等进行了比较。主要研究成果如下：1．介绍了BiFeO3陶瓷样品的制备工艺以及性能测试。2．用固相反应法制备BiFeO3陶瓷样品，根据TG／DTA综合热分析结果，采用传统陶瓷工艺，得到了含少量杂相的BiFeO3陶瓷样品，为制备BiFeO3提供了一种途径，这种简单易行的方法为研究和改善BiFeO3的性质，提供了方便。通过对所得陶瓷样品的致密度、SEM的比较，得出烧结优化曲线。最后对其压电常数以及介电常数和介电损耗进行了研究。3．采用同样的制备方法制备了Bi（1-x）LaxFeO3陶瓷样品。通过对陶瓷样品的致密度、相结构及形貌分析，发现陶瓷样品的结构并没有随着La的增加而变化。但是其熔点随着La掺杂量的增加而增大，La掺杂量的增加使能够获得良好致密性的烧结温度也在提高。由XRD分析可得La掺杂很好的抑制了其他相的生长。最后对860℃烧结2h的Bi（1-x）LaxFeO3陶瓷样品的压电性能和介电性能进行了分析研究。