研究目的
采用溶胶-凝胶法研究玻璃衬底上多晶BiFeO3薄膜的结构与磁性能。
研究成果
多晶BiFeO3薄膜的平均晶粒尺寸为21纳米，均方根粗糙度为50纳米。铁磁共振研究表明其具有单轴面外各向异性的铁磁行为。零场冷却和场冷却测量显示由于负交换耦合和界面效应导致自旋玻璃态。磁化强度研究得出的磁性晶粒尺寸与结构数据相符，证实了多铁性特性的研究结果。
研究不足
论文提到XRD中存在Bi2O3杂质峰和富铋次生相，表明实现单相BiFeO3存在挑战。溶胶-凝胶法可能导致晶粒尺寸分布不均，影响磁性能。未详细说明具体优化方向，但杂质的存在暗示合成条件有改进潜力。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用溶胶-凝胶法制备薄膜，使用浸渍提拉技术在玻璃基底上成膜。通过XRD和SEM进行结构分析，利用FMR和VSM磁强计进行磁学表征。
2：样品选择与数据来源：
以硝酸铋(III)和九水合硝酸铁为原料，溶解混合后制得BiFeO3薄膜，沉积于玻璃基底。
3：实验设备与材料清单：
配备Cu Kα辐射的X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)、布鲁克EMX型X波段FMR谱仪、VSM磁强计(PPMS，Quantum Design公司)、玻璃基底，以及Bi5O(OH)3?(NO3)4、Fe(NO3)3?9H2O、2-甲氧基乙醇、冰醋酸、三乙醇胺、乙醇、乙酸酐、乙醇胺等化学试剂。
4：Fe(NO3)3?9H2O、2-甲氧基乙醇、冰醋酸、三乙醇胺、乙醇、乙酸酐、乙醇胺等化学试剂。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过混合搅拌配制溶液，以15-20厘米/分钟速度提拉成膜，350°C烘干，450-600°C退火3分钟。采用XRD分析结构，SEM观察形貌，室温下使用面外几何构型进行FMR测试，磁化强度测量采用ZFC和FC程序，温度范围10K至400K，外场100奥斯特。
5：数据分析方法：
通过德拜-谢乐公式计算XRD晶粒尺寸，SEM获取均方根粗糙度，采用Smit和Beljers公式拟合FMR数据，用朗之万函数分析超顺磁行为。
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Spectrometer
Bruker EMX X-band
Bruker
Used for ferromagnetic resonance measurements at 9.8 GHz.
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Magnetometer
VSM PPMS
Quantum Design Corp.
Used for magnetization measurements in a wide temperature interval, including ZFC and FC regimes.
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X-ray diffractometer
Cu Kα radiation
Used for structural analysis to determine crystalline structure and average grain size.
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Scanning electron microscope
SEM
Used to investigate surface morphology and measure RMS roughness.
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Software
WINEPR
Bruker Bio spin Corp.
Used for double digital integration of resonance curves to obtain resonance fields.
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