研究目的
研究Ca和Pb共掺杂对BiFeO3陶瓷的结构、铁电性、介电性和磁性能的影响，旨在改善漏电流、铁电极化和磁化强度。
研究成果
在BiFeO3陶瓷中共同掺杂Ca和Pb会引发结构从菱方相向立方相的转变，其中Pb离子呈四价态。这种共掺杂显著改善了介电性能，与Sr/Pb共掺杂相比将漏电流降低两个数量级，增强了铁电极化，并通过抑制螺旋自旋结构和增强双交换相互作用提高了磁化强度。该方法有效调控了多铁性特性，但铁电极化仍是实际应用的局限因素。
研究不足
与部分文献报道相比，Ca/Pb共掺杂BFO陶瓷的铁电极化强度仍然较小，这可能是由于Bi离子偏心效应减弱及结构转变所致。该研究仅局限于块体陶瓷和特定掺杂范围，未涉及薄膜或其他形态。虽然漏电流改善显著，但可能仍不足以满足所有实际应用需求，需进一步优化。
1：实验设计与方法选择：
采用快速两步固相反应法合成多晶Bi1-x(Ca1/2Pb1/2)xFeO3陶瓷（x=0、0.1、0.2、0.3）。设计思路是研究Ca/Pb共掺杂对结构和多铁性能的影响。
2：3）。设计思路是研究Ca/Pb共掺杂对结构和多铁性能的影响。 样品选择与数据来源：
2. 样品选择与数据来源：以高纯氧化物（Bi2O3、Fe2O3、CaCO3、PbO）为原料制备样品。选择标准基于化学计量比以实现目标掺杂浓度。
3：Fe2OCaCOPbO）为原料制备样品。选择标准基于化学计量比以实现目标掺杂浓度。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括玛瑙研钵（研磨）、氧化铝坩埚（退火）、Rigaku TTR III X射线衍射仪（XRD）、JY LABRAM-HR拉曼光谱仪（拉曼谱）、Sirion200场发射扫描电镜（微观结构分析）、ESCALAB25Xi X射线光电子能谱仪（化学成分）、HP 4294A阻抗分析仪（介电测量）、Precision Premier II（P-E和J-E测量）及SQUID MPMS（磁测量）。材料为高纯氧化物和碳酸盐。
4：实验流程与操作步骤：
将起始氧化物研磨后于825°C退火30分钟，球磨后压片，在920°C烧结15分钟并淬火至室温。表征手段包含XRD、拉曼、场发射扫描电镜、能谱、X射线光电子能谱、介电测量、铁电与漏电流测量及磁测量。
5：数据分析方法：
通过XRD数据进行物相鉴定和晶格参数分析，拉曼光谱分析结构变化，XPS分析价态，介电数据获取介电常数和损耗，铁电回线分析极化强度，磁数据分析磁化强度和磁滞回线。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
X-ray diffractometer
Rigaku TTR III
Rigaku
Characterize phase compositions and lattice parameters of ceramics using Cu Kα radiation.
-
Raman spectrometer
JY LABRAM-HR
JY
Measure Raman spectra in backscattering geometry to analyze structural changes.
-
Field-emission scanning electron microscope
Sirion200
FEI
Analyze microstructure and morphology of samples, equipped with EDX for elemental analysis.
-
X-ray photoelectron spectrometer
ESCALAB25Xi
Thermo
Measure chemical composition and valence states of elements in ceramics.
-
Impedance analyzer
HP 4294A
Agilent
Perform dielectric measurements under different frequencies at room temperature.
-
Ferroelectric tester
Precision Premier II
Radiant Technology
Characterize polarization-electric field loops and leakage current versus electric field curves.
-
Superconducting Quantum Interference Device
SQUID
Quantum Design
Perform magnetic measurements, including temperature and field dependence.
-
Magnetic property measurement system
MPMS
Quantum Design
Measure magnetic properties of samples.
-
Energy-dispersive X-ray spectrometer
Perform elemental analysis to determine atomic ratios in ceramics.
-
登录查看剩余7件设备及参数对照表
查看全部
