【摘 要】
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单相多铁材料是指铁电序和铁磁序在同一晶格内共存的新型材料。该类型的材料所具有的磁电耦合现象能够实现外加电场影响其磁有序或者外加磁场影响其铁电序,这种现象的发现为新型多功能材料的研究提供了新的内容。六角铁氧体具有很好的磁性能同时其居里温度较高等特殊的物理性能得到广泛的研究和应用。同时,六角铁氧体因其特殊磁结构而产生的磁电耦合效应更加激发研究者的兴趣。本论文以M型六角铁氧体为主要的研究对象,通过不同离
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单相多铁材料是指铁电序和铁磁序在同一晶格内共存的新型材料。该类型的材料所具有的磁电耦合现象能够实现外加电场影响其磁有序或者外加磁场影响其铁电序,这种现象的发现为新型多功能材料的研究提供了新的内容。六角铁氧体具有很好的磁性能同时其居里温度较高等特殊的物理性能得到广泛的研究和应用。同时,六角铁氧体因其特殊磁结构而产生的磁电耦合效应更加激发研究者的兴趣。本论文以M型六角铁氧体为主要的研究对象,通过不同离子的掺杂,研究掺杂对M型六角铁氧体的晶体结构和物理性能的影响,同时对掺杂产生的磁电耦合现象进行简单的物理分析和讨论。主要的研究结论如下:（1）采用固相反应法成功的合成SrFe12-xInxO19（x=0、1.8、2.4和3.0）陶瓷。铟掺杂能够影响材料的晶胞参数和形貌,同时,能够显著的影响材料的介电和磁性能。系统的研究磁场对介电性能的影响,发现掺杂后磁场对介电常数具有一定的调制作用。根据磁介电随磁场变化的关系可以知道,不同的掺杂量会导致正负磁介电系数的转变温度不同,其x=0的转变温度在50～75 K之间,而x=2.4～3.0的转变温度在25～50 K之间。室温下x=0和x=2.4样品的磁介电效应结果表明,x=0的样品在室温下呈线性变化,x=2.4的样品呈现扭曲的蝴蝶形状。不同频率下SrFe12-xInxO19（x=0和2.4）陶瓷的磁介电效应随温度变化关系表明,x=0和x=2.4的磁介电效应产生的机理不同。（2）采用固相反应法成功的合成Sr1-xLaxFe12O19（x=0,0.05,0.1和0.15）陶瓷样品。镧掺杂对样品的晶胞参数有影响但是对其形貌的影响不大。介电性能和磁性能结果表明,介电常数大幅度提高的同时损耗也相对较大,主要是由于Maxwell-Wagner界面极化效应造成的影响,而磁性能随着镧掺杂量的增加有所提高。介电常数随磁场变化结果表明,不同样品发生正负磁介电系数转变温度有所不同。其中x=0的转变温度在50～75 K之间,而x=0.05～0.15的转变温度在25～50 K之间。同时观察到,在75～200 K磁介电系数相对较大,其原因主要是Maxwell-Wagner界面极化效应作用的结果,是一种非本征的现象。掺杂后陶瓷样品所具有的磁介电现象是一种非本征的现象,掺杂后的样品介电常数出现比较大变化的同时磁性能得到提高,为我们后续的共掺杂实验探究提供一定的基础。（3）镧掺杂可以提高陶瓷的介电常数同时损耗也相对较大,而铟掺杂能够很好对陶瓷样品的介电损耗进行调控。综合考虑,采用固相法合成La-In共掺杂陶瓷样品,其化学式为Sr0.95La0.05Fe12-xInxO19（x=1.2,1.8,2.0和2.4）。结果分析表明,La-In共掺对材料的结构和形貌有一定的影响。掺杂陶瓷样品介电常数得到很大提高,同时,保证样品的损耗较小,并且在低频范围存在界面极化效应而导致的介电驰豫的现象。磁性能分析表明,掺杂后材料的磁性能逐渐减小。磁介电现象结果表明,在测试的温度范围内存在两种不同机制对磁介电现象的影响。在低温出现的磁介电系数从正到负的改变,可能是离子掺杂引起的磁结构改变所造成的,而在温度超过150 K所出现的变化主要是由于Maxwell-Wagner极化效应造成的巨介电现象所导致的。La-In共掺杂的磁性比较弱,在高温导致磁介电现象的原因主要是非本征现象造成的结果。掺杂后其介电常数较大的同时损耗也相对比较的小,为后续介电功能材料的探索提供了 一种可行性。
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