鈣鈦礦材料中的磁電耦合與其他性質研究.pdf

1、鈣鈦礦結構材料ABO3是一種多功能材料，它在電性、磁性和材料的氣敏性上表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，從而受到科研工作者的親睞。鈣鈦礦結構材料在宏觀上表現(xiàn)出來的性能并不是相互獨立的，它們之間有著緊密的聯(lián)系。
　　 磁電耦合常常在鐵電（反鐵電）和鐵磁（反鐵磁）共存的多鐵材料中發(fā)現(xiàn)。由于鐵電和鐵磁很難共存，多鐵材料是很稀少。盡管如此，在鈣鈦礦結構的RFeO3（R為稀土）體系中仍然發(fā)現(xiàn)了多鐵。RFeO3有非極性群Pbnm，有趣的是，在這類中心對稱

2、的結構中發(fā)現(xiàn)了鐵電?？蒲泄ぷ髡邆冋J為這種不尋常的鐵電是由于稀土離子和鐵離子的傾斜的自旋結構和它們的反鐵磁序列決定的，這種磁性和電性的相互關聯(lián)預示了鈣鈦礦結構RFeO3有著很強的磁電耦合效應，因此近年來成為研究領域的熱點。在RFeO3中，大部分磁電耦現(xiàn)象是在低溫，不利于實際應用。本文對RFeO3體系中的NdFeO3和Nd1-xSmxFeO3(x=0.2，0.4)做了室溫下的磁性和電性的耦合。
　　 多功能鈣鈦礦結構材料的電性不僅受

3、磁性的影響，還和材料的氣敏性有著緊密的聯(lián)系。我們常常通過測量介電常數(shù)和電導的變化來確定材料的氣敏性能，但是它們之間的關系很少有人研究，通過XPS我們發(fā)現(xiàn)變價的鐵離子在材料的氣敏性能和材料的電性上起著橋梁的作用。
　　 本論文主要得出以下結論:
　　 1.我們測量了室溫以下NdFeO3的M-T曲線，觀察到NdFeO3的磁結構變化，這些磁結構的變化伴隨著介電常數(shù)的變化，尤其是在自旋重取向的溫度范圍。我們測量了不同溫度下的M-

4、H曲線，發(fā)現(xiàn)在自旋重取向溫度范圍內矯頑力變小。NdFeO3在低溫下磁電耦合效應是很明顯。
　　 2.在室溫以上我們測量了NdFeO3的M-T曲線，找到了反鐵磁相變溫度在680K，通過室溫的M-H曲線證明了鐵磁成分的存在。在14kOe的磁場下，當E(//)H和E上H時，我們分別觀察到磁矩隨矩形周期電場發(fā)生弛豫和迅速的周期性變化。同時我們施加不同磁場，通過介電頻譜圖觀察到室溫磁介電效應。在介電和溫度的關系ε-T曲線上，我們觀察到介電

5、弛豫現(xiàn)象，這可能和極化子在變價鐵之間的跳躍有關。
　　 3.在單相的Nd0.8Sm0.2FeO3中，我們觀察到室溫磁介電現(xiàn)象。我們分別測量了Nd0.8Sm0.2FeO3的室溫M-H和在7.5kV/cm電場下的M-H，發(fā)現(xiàn)電場作用使得Nd0.8Sm0.2FeO3磁矩增大，同時在矩形周期電場作用下，我們觀察到了受電場調控的磁矩。在單相Nd06Sm04FeO3中，我們在不同磁場下的介電頻譜圖上看到了室溫磁介電效應。當E(//)H時，不

6、同于NdFeO3和Nd0.8Sm0.2FeO3，我們看到磁矩隨著矩形周期電場的變化是瞬時的?？傊?，我們在室溫下研究了材料的磁性和電性之間的強烈耦合。
　　 4.我們研究了鈣鈦礦結構材料La1-xBaxFeO3(x=0，0.1，0.2，0.3)的電學性質和氣敏性的關系。通過分析XPS圖譜，我們發(fā)現(xiàn)Fe4+/Fe3+的比例與La1-xBaxFeO3(x=0，0.1，0.2，0.3)的電阻呈反相關，和材料的氣敏性表現(xiàn)一致。鐵離子的橋梁