稀土LnFeO3(Ln=La,Nd,Sm,Eu)和NaNbO3的结构与性能研究

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作为一类重要的功能材料,钙钛矿结构的稀土铁氧体LnFeO3(Ln=La、Nd、Sm、Eu)与NaNbO3因其独特的结构特点而展现出诸多有趣的性质,如铁磁性、铁电性、光催化等特性,应用潜力丰富;探究其结构与性质已成为当今研究的热门课题。本文主要设计了可行的固相烧结工艺,表征了制备样品的铁磁性,并以其铁性反转特性、室温下的铁磁或铁电性及畴结构形态为研究内容,对其实验现象与性能机理进行探索,研究成果如下:  首先,设计了LnFeO3烧结工艺进行,结合文献与样品的差热失重曲线确定试烧温度范围,对比收缩率获得了精确的烧结温度及保温时间。进行了XRD分析确定样品中的合成相,且无明显第二相。扫描电镜观测到样品晶粒分布均匀、致密,没有明显气孔。为研究铁磁性,测量了样品的室温磁滞回线及高低温磁性温谱。室温下,细长的“束腰”型磁滞回线反映出其弱铁磁与反铁磁性质;高低温时的磁性温谱则反映了样品的磁化反转现象,这与其内部自旋重取向造成的磁相转变相关。观察了样品的畴结构,探明了样品微结构与铁磁性的关联。样品的原子力显微镜测量结果反映了与扫描电镜结果相一致的晶粒形貌尺寸,观察到晶粒上大量的条纹畴结构,其取向一致分布均匀。磁力显微镜图像中磁性分布与晶粒的电畴一致,说明多铁性材料中铁磁铁电的耦合与畴结构有一定关联性。  其次,以固相反应法,精确控制反应条件及工艺参数烧结制备出 NaNbO3透明陶瓷。分别以X射线衍射、扫描电子显微镜、铁电电滞回线及紫外可见光谱测量表征了样品的相结构、形貌及电光特性。XRD结果表明含有Pbcm反铁电相及R3c铁电相;S EM图像显示晶粒结构致密、气孔少,利于增强样品透光性。紫外可见光吸收光谱及其定量计算,得出其禁带宽度,并说明 NaNbO3在可见光范围内具有高透过率。两相共存使 NaNbO3透明陶瓷表现为常温下“束腰型”电滞回线的铁电特征;由饱和电滞回线计算所得储能密度与击穿电压说明其在存储电容器方面有着广阔的应用前景。
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