-
BiFeO3的研究进展随着现代科学技术的快速发展和社会的逐渐进步，人们对于器件的功能与尺寸的要求越来越高，使得性能单一的材料很难满足现代器件的要求。所以，研究、制备原子尺寸的多样性能材料和设计、整合不同材料的特性就成为了众多科学家的研究热点[1]。众所周知，磁性材料是一种十分重要的材料，它普遍应用在现代电子产业当中，如：磁存储技术、传感器、滤波器等。而铁电材料则是另外一种非常重要的材料，一般它具有压电性、铁电性和热释电效应等一些特性，在铁电存储器、红外探测器、压电振荡器以及微电子系统等领域都有着广泛的应用。如果能让一种材料同时呈现出铁电与铁磁两种性能，这就为传统器件的研究提供了一个更为广大的自由度。这样，多铁性材料应运而生。7799
- 上一篇：暖通空调系统文献综述和参考文献
- 下一篇：残余应力疲劳源文献综述和参考文献
多铁性材料是指在同一个相内同时呈现出两种或两种以上铁的基本性能的材料。这些基本性能包括铁电性，铁磁性和铁弹性。多铁性材料作为一种新型的功能材料，由于其不但具有非单一的铁性，而且不同铁性之间存在着耦合协同作用，因而有着广阔的应用前景。例如，电极化和磁化通过内禀的磁电耦合作用，为下一代多功能电子器件的设计提供了额外的自由度，在换能器、传感器、存储器等高新技术领域具有广泛的潜在应用前景[2]。
BiFeO3是一种具有菱形扭曲的钙钦矿结构的多铁性材料，室温下同时具有两种结构有序，即铁电有序（TC=1103K）和G型反铁磁有序（TN=643K），是少数室温下同时具有铁电性和磁性的铁电磁材料之一。铁电性和磁性的共存不仅使其在磁性和铁电器件方面具有重要的应用前景，而且使其具有磁电耦合性质，此性质被认为在新型存储器件方面有重要意义。
1.1.2 BiFeO3的结构及性能
1957年，Royen 和Swars[3]首次合成了BiFeO3多铁性材料。直到 1969 年，Michel[4]才给出BFO的晶体结构。他对BFO粉末作了X射线衍射和中子衍射，结果发现BFO具有菱形畸变的立方钙钛矿结构，空间点群属于R3c，晶格参数为a = b=c=5.633Å和α= β=γ=59.4°[5]，它的晶格结构示意如图1.1所示。
图1.1 BiFeO3晶格结构示意图
BFO具有铁电反铁磁性。相对于立方结构 BFO 是以周围的氧离子为坐标，而 Bi 离子则沿着[111]方向相对Fe-O八面体移动，导致其铁电性。而它的磁性是由于Fe3+在伪立方相的(111)面内发生磁运动，这相邻的两个(111)面内的磁矩排列是反平行的，于是就构成了反铁磁耦合，这种磁有序被称为G型反铁磁有序。如图1.2所示。然而，BFO并不是简单的G 型反铁磁结构，而是具有空间自旋调制的螺旋磁结构，螺旋周期（或波长）为62nm，这种结构造成了BFO整体磁矩为零，宏观测量上显示是无净磁矩的。因此，BFO只表现出很弱的磁性。
图1.2 BiFeO3磁性起源示意图
1.2 BiFe03陶瓷材料的的制备
1.2.1 BiFe03陶瓷材料的制备方法
（1） 化学共沉淀法
化学共沉淀法的基本原理是制备含所需各种离子的混合溶液，精确控制沉淀条件，使溶液中的各种金属离子同时沉淀，然后将它们干燥加热，生成复合氧化物的超细粉末。这一过程中最关键的是精确控制沉淀条件，通常是调节溶液的pH值，使用氨水或者二氧化碳使其中的金属离子同时沉淀，再用去离子水洗涤沉淀物，即可得到所需粉体。
化学共沉淀法具有许多优点：其工艺过程简单、投资少、污染小、设备不复杂，并且最重要的是在水溶液中混合较容易控制产物的组分。其对单一组分氧化物的制备具有颗粒细小、表面活性高、控制性好以及性能稳定和重现性好等优点。但由于该方法易引入杂质，较难过滤和洗涤，并且溶液中含有微量元素时，离子难以实现同时沉淀及均匀分布，工业放大难控制，使此法的大规模生产适用受到了限制。