多铁材料Bi1-xCaxFeO3的介电、铁磁特性和高温磁相变

采用溶胶凝胶法制备Bil-xCa2FeO3（x=0，0．05，0．1，0．15，0．2）陶瓷样品．X衍射图谱表明所有样品的主衍射峰均与纯相BiFeO3相符合且具有良好的晶体结构．随着x的增大，Bil--xCaxFeO3样品的主衍射峰由双峰（104）与（110）逐渐重叠为单峰（110），当x≥0．15时，样品呈现正方晶系结构；扫描电镜形貌分析可知，晶粒由原来的0．5μm逐渐增大到2μm．Bi1-xCaxFeO3样品介电常数和介电损耗随着X的增加先增大而后减小．当f=1kHz，Bi0．9Ca0．1FeO3的介电常数达到最大值，是BiFeO3的7．5倍，而Bi0．8Ca0．2FeO3的介电常数达到最小值，仅仅是BiFeO3的十分之一．Bi1-xCaxFeO3样品所呈现的介电特性是由偶极子取向极化和空间电荷限制电流两种极化机理共同作用的结果．随着Ca^2＋的引入，BiFeO3样品的铁磁性显著提高．X射线光电子能谱图表明Fe^2＋和Fe^3 ＋共存于Bi1-xCaxFeO3样品中，Fe^2＋／Fe^3＋比例随着Ca^2＋掺杂量的增加而增大，证明Ca^2＋掺杂增加了Fe^2＋的含量，增强BiFeO3的铁磁特性．从M—T曲线观察到BiFeO3样品在878K附近发生铁磁相变，示差扫描量热法测试再次证明BiFeO3在878K发生相变．Ca抖掺杂使BiFeO3样品的外TN略有变化而TM基本不变，其主要原因是Fe-O-Fe反铁磁超交换作用的强弱和磁结构相对稳定．