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多铁性材料是指材料的同一个相中包含两种及两种以上铁的基本性能。我们采取的办法是利用反铁磁的YMnO3和铁电的LuMnO3作为基本物相进行开发,使铁磁—铁电相在细微的规模上能够共存,为实现其应用开辟了一条思路。
本论文采用固态化学反应方法制备了Y(1-x)LuxMnO3、Y(1-x)SrxMnO3、(1-x) YCMO-(x) LMO和(1-x) YSMO-(x) LMO四个体系的系列样品。利用扫描电子显微镜(SEM)和粉末X射线衍射仪(XRD)研究了四个体系的样品形貌和相关系。采用Rietveld结构精修的方法研究了不同掺杂量对晶体结构的影响,并着重于固溶区范围。此外,还利用LCR测试仪研究了部分体系样品的介电性能,用原子力显微镜(AFM)研究了样品的电磁性能。
通过研究四个体系的相关系、固溶区范围、晶体结构和电磁性能,我们取得了一些创新性成果,现总结如下:
(1) Y(1-x)LuxMnO3体系
体系样品制备工艺条件确定为空气气氛中1100℃烧结,保温24h,自然炉冷,且多次烧结可以得到结晶较好的样品。Y(1-x)LuxMnO3体系的固溶区范围大约在x=0.0~0.32。介电性能分析结果表明:Lu3+离子的掺杂影响了样品的介电常数和介电损耗,介电常数在固溶区范围达到最大值,但掺杂并未改变居里温度。
(2) Y(1-x)SrxMnO3体系
体系样品制备工艺条件为空气气氛中1100℃烧结,保温24h,自然炉冷。XRD结果表明:多次烧结可以得到结晶较好的样品。Y(1-x)SrxMnO3体系的固溶区范围大约在x=0.0~0.04。
(3)(1-x) YCMO-(x) LMO体系
体系样品制备工艺条件为氩气气氛中1100℃烧结,保温24h,自然炉冷至室温。(1-x) YCMO-(x) LMO体系的固溶区范围大约在x=0.0~0.24。AFM测试分析结果说明:电畴、磁畴共存于同一样品中,证实了(1-x) YCMO-(x) LMO体系样品具有多铁性。
(4)(1-x) YSMO-(x) LMO体系
体系样品制备工艺条件为氩气气氛中1100℃烧结,保温24h,自然炉冷至室温。(1-x) YSMO-(x) LMO体系的固溶区范围大约在x=0.0~0.30。介电分析
结果表明:Lu3+含量可以影响体系的介电性能,且碱土、稀土离子共掺杂比单纯的稀土离子掺杂提高了体系的居里温度。