Mn掺杂调制Aurivillius相结构Bi5Ti3FeO15薄膜的结构、电学和磁学性质研究

论文摘要

Aurivillius相结构的铋层状材料因其具有强铁电/压电性、高居里点和抗疲劳性等特点,尤其是其中不同物理序参量之间的相互耦合作用,如力与极化、磁与铁极化等,所引起的新物理现象/效应,使得其在传感器、微波设备、数据存储和光电技术等领域有着广泛应用潜力。Bi5Ti3FeO15（BTFO）是一种典型的铋层状材料体系,除其具有Aurivillius相的特点外,呈现出铁电极化和磁共存的多铁特性以及两者之间的耦合作用。但其磁序为反铁磁作用,转变温度低,磁与电耦合较弱以及耦合机制不清晰等,因此,目前对于BTFO体系的研究主要集中于此。研究表明元素掺杂是一种非常有效的技术手段,可实现对材料性能的调制和改性。我们通过Mn元素掺杂,系统地研究了不同Mn掺杂浓度对BTFO材料的结构和电学影响行为,尤其是对磁结构的调制作用。基于此,本论文的主要研究结果如下。一、我们利用化学溶液沉积法制备了不同Mn掺杂浓度的BTFO薄膜,其结构通式为Bi5Ti3Fe1-xMnxO15（BTFMO,其中x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.4。）。系统地研究了这一系列BTFO薄膜样品的微结构、晶体结构、电学性质、畴开关行为和磁学性质等。结果表明Mn掺杂并未改制BTFO体系的Aurivillius相结构,但Mn掺杂有助于BTFO薄膜晶粒的长大。二、研究发现Mn掺杂可以增强BTFO体系的铁电性和介电性,但存在一定的掺杂极限。当Mn掺杂浓度为0.25时体系的铁电和介电性最优,即剩余极化强度（Pr）可达17.2μC/cm2,10kHz下的相对介电常数（?r）可达371.2;但进一步增加Mn后,铁电性和介电性开始恶化,并在低频段出现了介电弛豫行为,表明了Mn掺杂引入了更多空间缺陷电荷。此外,研究发现Mn掺杂可以影响薄膜漏电,低浓度时漏电流较小,此时材料的漏电机制为肖特基发射、SCLC和PF发射多种机制共同作用;掺杂浓度较高时漏电显著增加,同时漏电机制转变为欧姆电导行为。三、研究发现Mn掺杂能调制BTFO材料的磁序,使BTFO从反铁磁序转变为铁磁序,从而使薄膜表现为铁磁特性。另外,掺杂还能提高材料的磁性,薄膜的剩余极化随Mn掺杂浓度增加而提高,可能源于Fe和Mn的超交换作用。四、通过对薄膜的铁电畴结构的研究,发现所有Mn掺杂的BTFO薄膜都呈现出0o和180o的畴结构,表明了铁电极化的存在,并通过“回”字测试,实现了180o畴结构反转。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李游

导师: 白伟

关键词: 相结构,掺杂,溶胶凝胶法,晶体结构,铁电性质,介电性能,漏电,铁电畴,磁学特性

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,工业通用技术及设备

单位: 华东师范大学

分类号: O484

总页数: 66

文件大小: 5616K

下载量: 49

相关论文文献

• [1].专利信息[J]. 佛山陶瓷 2020(02)
• [2].SrAl_2O_4:Eu,Ho/树脂应力发光薄膜在焊缝缺陷检测中的应用[J]. 发光学报 2018(09)
• [3].多层共挤薄膜加工技术及应用综述[J]. 塑料包装 2017(04)
• [4].基于氧化镍模板Ni/Al-LDHs/Ni薄膜的制备及其性能研究[J]. 功能材料 2017(11)
• [5].RFID天线薄膜静态变形的有限元仿真及试验研究[J]. 机械设计 2020(04)
• [6].热敏性聚氨酯防水透湿薄膜的制备及复合户外面料性能探讨[J]. 印染助剂 2019(02)
• [7].共价连接的类石墨烯二维四苯并卟啉薄膜的合成与表征[J]. 材料导报 2018(S1)
• [8].视觉定位在ITO薄膜层合设备中的应用[J]. 现代显示 2013(04)
• [9].大面积薄膜硅太阳电池组件效率优化的研究[J]. 电源技术 2018(12)
• [10].工作压强对PECVD法制备DLC薄膜微观结构与力学性能的影响[J]. 金属热处理 2019(01)
• [11].膜电极薄膜层合同步补偿控制方法研究[J]. 组合机床与自动化加工技术 2012(03)
• [12].硒化锑薄膜光伏性能调控研究进展[J]. 电子元件与材料 2017(12)
• [13].二硫化钨薄膜的摩擦学性能研究[J]. 合成润滑材料 2017(04)
• [14].三元共电沉积法制备Cu_2ZnSnS_4薄膜[J]. 功能材料 2018(05)
• [15].铋掺杂对SrTiO_3薄膜微观结构及阻变行为的影响[J]. 材料导报 2018(11)
• [16].薄膜干涉成像显现画报纸上潜在手印技术研究[J]. 科技资讯 2014(35)
• [17].曲线型薄膜表面反射率计算[J]. 内江科技 2019(08)
• [18].射频/微波电路中的薄膜无源器件[J]. 山东工业技术 2017(24)
• [19].激光诱导薄膜内部的温度场分布[J]. 光学与光电技术 2018(01)
• [20].制备工艺对超薄NiFe薄膜AMR效应的影响[J]. 电子元件与材料 2018(08)
• [21].影响覆膜产品分切质量的因素及解决方法[J]. 印刷世界 2011(12)
• [22].Bi(110)薄膜在NbSe_2衬底上的扫描隧道显微镜研究[J]. 物理学报 2018(17)
• [23].薄膜前处理技术的导入及应用管理[J]. 汽车实用技术 2019(01)
• [24].水平基底上薄膜流体的数学模型及其数值模拟[J]. 工程力学 2018(06)
• [25].科技[J]. 福建人 2016(03)
• [26].倾斜式生长Alq_3薄膜及其光学性能的表征[J]. 甘肃高师学报 2018(02)
• [27].基于Al诱导结晶在SiO_2衬底上生长(111)晶向平面多晶Ge薄膜的研究[J]. 佛山科学技术学院学报(自然科学版) 2018(04)
• [28].光催化薄膜的亲水性及其应用[J]. 地球环境学报 2018(05)
• [29].微极流体薄膜层通过以滑移速度移动的可渗透无限平板时流体特性变化和热辐射对流动和热传导的影响[J]. 应用数学和力学 2012(05)
• [30].丙纶与薄膜层压复合用胶黏剂的制备及应用[J]. 印染 2010(08)

标签：相结构论文;  掺杂论文;  溶胶凝胶法论文;  晶体结构论文;  铁电性质论文;  介电性能论文;  漏电论文;  铁电畴论文;  磁学特性论文;