Ca2+掺杂对BiFeO3陶瓷结构和磁、介电性能的影响

摘要：

以Bi(NO3)3·5H2O、Fe(NO3)3·9H2O和Ca(NO3)2·4H2O为原料、乙二醇甲醚为溶剂、柠檬酸为络合剂，采用溶胶-凝胶法制备Bi1-xCaxFeO3(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20)陶瓷样品。结果表明：所有样品的主衍射峰与纯相 BiFeO3相吻合，样品晶粒尺寸随 Ca2+掺杂量的增加而减小，在室温下各样品均具有完整的磁滞回线，样品铁磁性显著提高。当x=0.10时，剩余比磁化强度达到最大值(0.11 A·m2/kg)。在外加磁场为398 kA/m时，样品的比磁化强度在644 K附近出现明显的反铁磁相变，反铁磁相变温度TN随掺杂量的增加而升高。在300～900 K，样品顺磁相变温度TP，以及TN和TP处比磁化强度的差值随Ca2+的增加均呈现先上升，在x=0.10时达到最大值，之后又呈下降趋势。样品在850 K时比磁化强度出现明显变化，变化幅度随Ca2+掺杂量的增加而减小，在x=0.10时最小，之后又增大。不同磁场下样品剩余比磁化强度随温度变化表明：Bi1-xCaxFeO3陶瓷样品存在变磁性，当x=0.10时，变磁性最为明显。磁电耦合效应观测结果表明：样品的磁电耦合系数为负值，介电常数随外磁场变化反应灵敏，在x=0.10时磁电耦合效应为-14.2%，是纯相BiFeO3(其磁电耦合效应为-5%)的近3倍，表明掺杂适量Ca2+可增强样品的磁电耦合性能。

关键词：多铁材料、铁酸铋、反铁磁相变、变磁性、磁电耦合

分类号：O469(真空电子学（电子物理学）)

资助基金：国家自然科学基金60571063；河南省重点科技攻关项目122102210191；河南省基础与前沿技术研究计划项目22300410231资助。

在线出版日期：2013-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1185-1191