中文题名: | M型六角铁氧体的多铁性及巨磁电容效应 |
姓名: | |
学号: | 1049721400483 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 080502 |
学科名称: | 材料学 |
学生类型: | 硕士 |
学位: | 工程硕士 |
学校: | 武汉理工大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 无机非金属材料工程 |
第一导师姓名: | |
第一导师院系: | |
完成日期: | 2016-05-30 |
答辩日期: | 2016-05-20 |
中文关键词: | |
中文摘要: |
多铁性材料是近年来兴起的一种新的磁电功能性材料,能够同时表现出铁电性和铁磁性,并且在铁磁性和铁电性之间会发生耦合效应,因而多铁性材料在信息存储、自旋电子器件、磁传感器以及微波技术等领域有着极其广泛的应用前景。但是,在目前已发现的单相多铁性材料中,大多数材料只能在较低的温度下才能同时表现出铁磁性、铁电性和磁电耦合效应。M型六角铁氧体是一种很典型的磁性材料,它的分子通式是AB12O19,式中:A为Ba、Sr、Pb等半径较大的离子, B为Fe3+ 离子,或者是半径与Fe3+离子半径相接近的其它三价阳离子,整个结构属于六角菱形晶系,所以一般称之为六角铁氧体。近年来,随着材料技术的蓬勃发展,特别是在材料多铁性能上的研究,六角铁氧体逐渐表现出重要的研究价值。本课题组根据多铁性材料研究现状探索新型多铁性材料,通过改善实验方案和利用稀土元素取代方法制备M型六角铁氧体,并实现其在室温下的多铁性和磁电效应。本论文研究了两种M型六角铁氧体的多铁性,通过稀土元素取代对其中一种铁氧体材料进行了改性,主要内容和结果如下: 1. SrFe12O19 陶瓷的制备及多铁性研究 采用聚合物前驱体溶液法合成制备得到了SrFe12O19 粉体,通过陶瓷制备工艺将上述得到的粉体制备出了SrFe12O19 陶瓷,接着对陶瓷样品进行了氧气热处理,得到最终样品。通过XRD图谱可以清楚地分析出SrFe12O19 粉体的物相组成;室温下的铁电测试以及铁磁测试表明SrFe12O19样品表现出良好的铁电性与铁磁性,并且氧处理使得样品的电滞回线不再是“香蕉型”,而是趋于饱和,剩余电极化强度为57.66µC/cm2,矫顽电场强度为10.10kV/m,剩余磁极化强度为32.37emu/g,矫顽磁场强度为5590Oe,相比于未经氧处理的SrFe12O19材料,剩余电极化强度提高了3.8倍,矫顽磁场强度提高了1.3倍;介电性能测试表明SrFe12O19样品是良好的弛豫铁电体,温度上升过程中,介电常数在相变温度附近的变化符合居里-外斯定律。在磁电效应方面,SrFe12O19陶瓷表现出磁电容效应, [ε(B)-ε(0)]/ε(0)%的最大值约为1170%。由实验数据可得,SrFe12O19 陶瓷材料是一种良好的单相多铁性材料,并且氧气热处理这一步骤对于提高SrFe12O19材料的多铁性有很大作用。 2. La0.2Pb0.7Fe12O19 陶瓷的制备及多铁性研究 采用稀土元素取代的方法,向前驱体溶液中加入La(NO3)3的水溶液,合成得到了La0.2Pb0.7Fe12O19 粉体。通过陶瓷制备工艺将上述粉体制备出了La0.2Pb0.7Fe12O19 陶瓷,然后对陶瓷进行氧气热处理,得到最终样品。通过XRD图谱可以清楚地分析出La0.2Pb0.7Fe12O19 粉体的物相组成;室温下的铁电测试以及铁磁测试表明La0.2Pb0.7Fe12O19样品在室温下具有良好的铁电性和铁磁性,并且得到的标准型电滞回线以及I-V曲线中的两个非线性特殊峰,证明了La0.2Pb0.7Fe12O19陶瓷的铁电性是由于其自身的极化而产生; La0.2Pb0.7Fe12O19陶瓷样品的介电性能测试表明实验制备得到的La0.2Pb0.7Fe12O19陶瓷是良好的弛豫铁电体,并进一步证明了La0.2Pb0.7Fe12O19材料的本征铁电性。掺杂取代改性之后的La0.2Pb0.7Fe12O19材料的剩余极化强度为132.25μC/cm2,矫顽电场强度为19.8kV/m,剩余磁极化强度为30.1emu/g,矫顽磁场强度为3439.2Oe,相比于PbFe12O19材料,La0.2Pb0.7Fe12O19的剩余电极化强度提高了1.27倍,矫顽电场提高了1.3倍,矫顽磁场提高了1.48倍。在磁电效应方面,La0.2Pb0.7Fe12O19陶瓷不但表现出磁电耦合效应,同时也表现出巨磁电容效应,耦合电压最大为26.5mV,[ε(B)-ε(0)]/ε(0)%的最大值约为190000%。 |
参考文献: |
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中图分类号: | TM277 |
馆藏号: | TM277/0483/2016 |
备注: | 403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库 |