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Dy, Co共掺杂对BiFeO3陶瓷磁特性和磁相变温度Tc的影响

宋桂林 罗艳萍 苏健 周晓辉 常方高

Dy, Co共掺杂对BiFeO3陶瓷磁特性和磁相变温度Tc的影响

宋桂林, 罗艳萍, 苏健, 周晓辉, 常方高
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  • 采用快速液相烧结法制备BiFeO3和Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3 (x=0, 0.05, 0.1, 0.15)陶瓷样品. 实验结果表明: 所有样品的主衍射峰与纯相BiFeO3相符合且具有良好的晶体结构, 随着Co3+掺杂量的增大, Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3样品的主 衍射峰由双峰(104)与(110)逐渐重叠为单峰(110), 当掺杂量x>0.05时, 样品呈现正方晶系结构; SEM形貌分析可知: Dy3+, Co3+共掺杂使BiFeO3晶粒尺度由原来的3—5 μ减小到约1 μ. 室温下, BiFeO3样品表现出较弱的铁磁性, 随着Dy3+和Co3+掺杂, BiFeO3样品的铁磁性显著提高. 在外加磁场为30 kOe的作用下, Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3 (x=0.05, 0.1, 0.15)的Mr分别为0.43, 0.489, 0.973 emu/g; MS分别为0.77, 1.65, 3.08 emu/g. BiFeO3和Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3样品磁矩M随着温度T的升高而逐渐减小, Dy掺杂使BiFeO3样品的TN由644 K升高到648 K, 而TC基本没有变化. Dy和Co共掺杂导致BiFeO3样品磁相变温度TC由870 K降低到780 K, 其TC变化主要取决于Fe-O-Fe反铁磁超交换作用的强弱和磁结构的相对稳定性.
    • 基金项目: 河南省重点科技攻关项目(批准号:122102210191)、河南省基础与前沿技术研究计划项目(批准号:122300410231,122300410203)和河南省教育厅自然科学研究计划(2011A140014)资助的课题.
    [1]

    Choi T, Lee S, Choi Y J, Kiryukhin V, Cheong S W 2009 Science 342 63

    [2]

    Yang H, Wang Y Q 2010 Appl. Phys. Lett. 96 012909

    [3]

    Nelson C T, Gao P, Jokisaari J R, Adamo C, Folkman C M, Eom C B, Schlom D G, Pan X Q S 2011 Science 334 968

    [4]

    Neaton J B, Ederer C, Waghaaren U V 2005 Phys. Rev. B 71 014113

    [5]

    Zhang H, Liu Y J, Pan L H, Zhang Y 2009 Acta. Phys. Sin. 58 7141 (in Chinese) [张晖, 刘拥军, 潘丽华, 张瑜 2009 物理学报 58 71412]

    [6]

    Kornev Igor A, Lisenkov S, Haumont R, Dkhil B, Bellaiche1 L 2007 Phys. Rev. Lett. 99 227602

    [7]

    Naganum H, Shimura N, Miura J, Shima H, Yasui S, Okamur S 2008 J. Appl. Phys. 103 072314

    [8]

    Jun Y K, Hong S H 2007 Solid. State. Commun. 144 329

    [9]

    Chang F G, Zhang N, Song G L 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40 7799

    [10]

    Choi E M, Patnaik S, Weal E, Sahonta S L, Wang H, Macmanus J L 2011 Appl. Phys. Lett. 98 012509

    [11]

    Nalwa K S, Garg A, Upadhyay A 2008 Mater. Lett. 62 878

    [12]

    Du Y, Cheng Z X, Shahbazi M, Edward W C, Dou S X, Wang X L 2010 J. Allo. Comp. 490 637

    [13]

    Khomchenko V A, Shvartsman V V, Borisov P, Kleemann W, Kiselev D A, Bdikin I K, Vieira J M, Kholkin A L 2009 Acta. Mater 57 5137

    [14]

    Palkar V R, Prashanthi K, Mandal M 2010 Mater. Lett. 64 1455.

    [15]

    Liu S, Li J, Pan W Lattice 2009 Rare mateal materials and engineering 38 653

    [16]

    Yang K G, Zhang Y L, Yang S H, Wang B 2010 J. Appl. Phys. 107 124109

    [17]

    Qian F Z, Jiang J S, Jiang D M, Wang C M, Zhang W G 2010 J. Magn. Magn. Mat. 322 3127

    [18]

    Zheng X H, Xu Q G, Wen Z, Lang X Z, Wu D, Qiu T, Xu M X 2010 J. Allo. Comp. 499 108

    [19]

    Kumar A, Yadav K L, Yoti R J 2012 Macromol. Chem. Phys. 134 430

    [20]

    Yang C, Liu C Z, Wang C M, Zhang W G, Jiang J S 2012 J. Magn. Magn. Mat. 324 1483

    [21]

    Song G L, Zhang H X, Wang T X, Yang H G, Chang F G 2012 J. Magn. Magn. Mat. 324 2121

    [22]

    Mao WW, Li X A, Li Y T, Li P, Bao G, Yang T, Yang J P 2012 Mater. Lett. 76 135

    [23]

    Song G L, Zhou X H, Su J, Yang H G, Wang T X, Chang F G 2012 Acta. Phys. Sin. 61 177501 (in Chinese) [宋桂林, 周晓辉, 苏健, 杨海刚, 王天兴, 常方高 2012 物理学报 61 177501]

    [24]

    Kumar A, Yadav K L, Rani J Y 2012 Macromol. Chem. Phys. 134 430

    [25]

    Cai M Q, Liu J C, Yang G W, Cao Y L, Tan X, Yi X, Wang Y G, Wang L L, Hu W Y 2007 J. Chem. Phys. 126 154708

    [26]

    Hu X, Wang W, Miao X Y, Cheng X B 2010 Acta. Phys. Sin. 59 8160 (in Chinese) [胡星, 王伟, 毛翔宇, 陈小兵 2010 物理学报 59 8160]

    [27]

    Zhang X Q, Yu S, Wang X J, Mao J H, Zhu R B, Wang Y, Wang Z, Liu Y Q 2011 J. Allo. Comp. 509 5908

    [28]

    Cheng Z X, Wang X L, Du Y, Dou S X 2010 J. Phys. D: Appl. Phys. 43 242001

    [29]

    Das R, Mandal K 2012 J. Magn. Magn. Mat. 324 1913

    [30]

    Naik V B, Mahendiran R 2009 Solid. State. Commun. 149 754

    [31]

    Li L Y, Yi J X, Ge Y C, Peng Y D 2008 The Chinese Journal of Nonferrous Metals 18 72 (in Chinese) [李丽娅, 易健宏, 葛毅成, 彭元东 2008 中国有色金属学报 18 72]

    [32]

    Franse J M, Boer F R, Frings P H, Gersdorf R, Menovsky A, Muller F A, Radwanski R J, Sinnema S 1985 Phys. Rev. B 31 4346

    [33]

    Belorizky E, Fremy M A, Govigan J P 1987 J. Appl. Phys. 61 3971

  • [1]

    Choi T, Lee S, Choi Y J, Kiryukhin V, Cheong S W 2009 Science 342 63

    [2]

    Yang H, Wang Y Q 2010 Appl. Phys. Lett. 96 012909

    [3]

    Nelson C T, Gao P, Jokisaari J R, Adamo C, Folkman C M, Eom C B, Schlom D G, Pan X Q S 2011 Science 334 968

    [4]

    Neaton J B, Ederer C, Waghaaren U V 2005 Phys. Rev. B 71 014113

    [5]

    Zhang H, Liu Y J, Pan L H, Zhang Y 2009 Acta. Phys. Sin. 58 7141 (in Chinese) [张晖, 刘拥军, 潘丽华, 张瑜 2009 物理学报 58 71412]

    [6]

    Kornev Igor A, Lisenkov S, Haumont R, Dkhil B, Bellaiche1 L 2007 Phys. Rev. Lett. 99 227602

    [7]

    Naganum H, Shimura N, Miura J, Shima H, Yasui S, Okamur S 2008 J. Appl. Phys. 103 072314

    [8]

    Jun Y K, Hong S H 2007 Solid. State. Commun. 144 329

    [9]

    Chang F G, Zhang N, Song G L 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40 7799

    [10]

    Choi E M, Patnaik S, Weal E, Sahonta S L, Wang H, Macmanus J L 2011 Appl. Phys. Lett. 98 012509

    [11]

    Nalwa K S, Garg A, Upadhyay A 2008 Mater. Lett. 62 878

    [12]

    Du Y, Cheng Z X, Shahbazi M, Edward W C, Dou S X, Wang X L 2010 J. Allo. Comp. 490 637

    [13]

    Khomchenko V A, Shvartsman V V, Borisov P, Kleemann W, Kiselev D A, Bdikin I K, Vieira J M, Kholkin A L 2009 Acta. Mater 57 5137

    [14]

    Palkar V R, Prashanthi K, Mandal M 2010 Mater. Lett. 64 1455.

    [15]

    Liu S, Li J, Pan W Lattice 2009 Rare mateal materials and engineering 38 653

    [16]

    Yang K G, Zhang Y L, Yang S H, Wang B 2010 J. Appl. Phys. 107 124109

    [17]

    Qian F Z, Jiang J S, Jiang D M, Wang C M, Zhang W G 2010 J. Magn. Magn. Mat. 322 3127

    [18]

    Zheng X H, Xu Q G, Wen Z, Lang X Z, Wu D, Qiu T, Xu M X 2010 J. Allo. Comp. 499 108

    [19]

    Kumar A, Yadav K L, Yoti R J 2012 Macromol. Chem. Phys. 134 430

    [20]

    Yang C, Liu C Z, Wang C M, Zhang W G, Jiang J S 2012 J. Magn. Magn. Mat. 324 1483

    [21]

    Song G L, Zhang H X, Wang T X, Yang H G, Chang F G 2012 J. Magn. Magn. Mat. 324 2121

    [22]

    Mao WW, Li X A, Li Y T, Li P, Bao G, Yang T, Yang J P 2012 Mater. Lett. 76 135

    [23]

    Song G L, Zhou X H, Su J, Yang H G, Wang T X, Chang F G 2012 Acta. Phys. Sin. 61 177501 (in Chinese) [宋桂林, 周晓辉, 苏健, 杨海刚, 王天兴, 常方高 2012 物理学报 61 177501]

    [24]

    Kumar A, Yadav K L, Rani J Y 2012 Macromol. Chem. Phys. 134 430

    [25]

    Cai M Q, Liu J C, Yang G W, Cao Y L, Tan X, Yi X, Wang Y G, Wang L L, Hu W Y 2007 J. Chem. Phys. 126 154708

    [26]

    Hu X, Wang W, Miao X Y, Cheng X B 2010 Acta. Phys. Sin. 59 8160 (in Chinese) [胡星, 王伟, 毛翔宇, 陈小兵 2010 物理学报 59 8160]

    [27]

    Zhang X Q, Yu S, Wang X J, Mao J H, Zhu R B, Wang Y, Wang Z, Liu Y Q 2011 J. Allo. Comp. 509 5908

    [28]

    Cheng Z X, Wang X L, Du Y, Dou S X 2010 J. Phys. D: Appl. Phys. 43 242001

    [29]

    Das R, Mandal K 2012 J. Magn. Magn. Mat. 324 1913

    [30]

    Naik V B, Mahendiran R 2009 Solid. State. Commun. 149 754

    [31]

    Li L Y, Yi J X, Ge Y C, Peng Y D 2008 The Chinese Journal of Nonferrous Metals 18 72 (in Chinese) [李丽娅, 易健宏, 葛毅成, 彭元东 2008 中国有色金属学报 18 72]

    [32]

    Franse J M, Boer F R, Frings P H, Gersdorf R, Menovsky A, Muller F A, Radwanski R J, Sinnema S 1985 Phys. Rev. B 31 4346

    [33]

    Belorizky E, Fremy M A, Govigan J P 1987 J. Appl. Phys. 61 3971

  • [1] 宋桂林, 苏健, 张娜, 常方高. 多铁材料Bi1-xCaxFeO3的介电、铁磁特性和高温磁相变. 物理学报, 2015, 64(24): 247502. doi: 10.7498/aps.64.247502
    [2] 宋桂林, 周晓辉, 苏健, 杨海刚, 王天兴, 常方高. Gd,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷电输运和铁磁特性的影响. 物理学报, 2012, 61(17): 177501. doi: 10.7498/aps.61.177501
    [3] 李德铭, 方松科, 童金山, 苏健, 张娜, 宋桂林. Ca2+掺杂对SmFeO3的介电、铁磁特性及磁相变温度的影响. 物理学报, 2018, 67(6): 067501. doi: 10.7498/aps.67.20172433
    [4] 罗旭, 朱海燕, 丁雅萍. 基于力磁耦合效应的铁磁材料修正磁化模型. 物理学报, 2019, 68(18): 187501. doi: 10.7498/aps.68.20190765
    [5] 刘清友, 罗旭, 朱海燕, 韩一维, 刘建勋. 基于Jiles-Atherton理论的铁磁材料塑性变形磁化模型修正. 物理学报, 2017, 66(10): 107501. doi: 10.7498/aps.66.107501
    [6] 朱洁, 苏垣昌, 潘靖, 封国林. 高斯型非均匀应力对铁磁薄膜磁化性质的影响. 物理学报, 2013, 62(16): 167503. doi: 10.7498/aps.62.167503
    [7] 滕 蛟, 郑瑞伦, 张翠玲. NiFeNb种子层对坡莫合金磁滞回线的影响. 物理学报, 2005, 54(11): 5389-5394. doi: 10.7498/aps.54.5389
    [8] 邓娅, 赵国平, 薄鸟. 交换弹簧磁性多层膜的磁矩取向及磁滞回线的解析研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037502. doi: 10.7498/aps.60.037502
    [9] 鲜承伟, 张庆香, 徐劲松, 赵国平. 垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转. 物理学报, 2009, 58(5): 3509-3514. doi: 10.7498/aps.58.3509
    [10] 王光建, 蒋成保. Sm(CobalFe0.1Cu0.1Zr0.033)6.9高温永磁合金的矫顽力. 物理学报, 2012, 61(18): 187503. doi: 10.7498/aps.61.187503
    [11] 李正华, 李翔. L10-FePt合金单层磁性薄膜的微磁学模拟. 物理学报, 2014, 63(16): 167504. doi: 10.7498/aps.63.167504
    [12] 王文虎, 熊玉峰, 李世亮, 陈兆甲, 闻海虎. Bi2Sr2CaCu2O8单晶中的反常尖锋效应. 物理学报, 2001, 50(12): 2466-2470. doi: 10.7498/aps.50.2466
    [13] 张宏伟, 荣传兵, 张 健, 张绍英, 沈保根. 纳米晶永磁Pr2Fe14B微磁学有限元法的模拟计算研究. 物理学报, 2003, 52(3): 718-721. doi: 10.7498/aps.52.718
    [14] 肖春涛, 曹先胜. La0.67Pb0.33MnO3的Preisach分析. 物理学报, 2004, 53(7): 2347-2351. doi: 10.7498/aps.53.2347
    [15] 郑 鹉, 王艾玲, 姜宏伟, 周云松, 李 彤. Co-Pt-C颗粒膜的磁性. 物理学报, 2004, 53(8): 2761-2765. doi: 10.7498/aps.53.2761
    [16] 新材料室. 液相烧结SmCo5永磁体磁滞回线与温度的关系. 物理学报, 1976, 25(6): 536-540. doi: 10.7498/aps.25.536
    [17] 周剑平, 施 展, 何泓材, 南策文, 刘 刚. 铁电/铁磁1-3型结构复合材料磁电性能分析. 物理学报, 2006, 55(7): 3766-3771. doi: 10.7498/aps.55.3766
    [18] 施 展, 南策文. 铁电/铁磁三相颗粒复合材料的磁电性能计算. 物理学报, 2004, 53(8): 2766-2770. doi: 10.7498/aps.53.2766
    [19] 黄海, 李伟锋. 关于海森堡反铁磁链材料LiVGe2O6有限温度相变的理论研究. 物理学报, 2013, 62(21): 217501. doi: 10.7498/aps.62.217501
    [20] 许小勇, 钱丽洁, 胡经国. 铁磁多层膜中的力致磁电阻效应. 物理学报, 2009, 58(3): 2023-2029. doi: 10.7498/aps.58.2023
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-10-03
  • 修回日期:  2013-01-07
  • 刊出日期:  2013-05-05

Dy, Co共掺杂对BiFeO3陶瓷磁特性和磁相变温度Tc的影响

  • 1. 河南师范大学物理与信息工程学院, 新乡 453007;
  • 2. 河南省光伏材料重点实验室, 新乡 453007
    基金项目: 

    河南省重点科技攻关项目(批准号:122102210191)、河南省基础与前沿技术研究计划项目(批准号:122300410231,122300410203)和河南省教育厅自然科学研究计划(2011A140014)资助的课题.

摘要: 采用快速液相烧结法制备BiFeO3和Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3 (x=0, 0.05, 0.1, 0.15)陶瓷样品. 实验结果表明: 所有样品的主衍射峰与纯相BiFeO3相符合且具有良好的晶体结构, 随着Co3+掺杂量的增大, Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3样品的主 衍射峰由双峰(104)与(110)逐渐重叠为单峰(110), 当掺杂量x>0.05时, 样品呈现正方晶系结构; SEM形貌分析可知: Dy3+, Co3+共掺杂使BiFeO3晶粒尺度由原来的3—5 μ减小到约1 μ. 室温下, BiFeO3样品表现出较弱的铁磁性, 随着Dy3+和Co3+掺杂, BiFeO3样品的铁磁性显著提高. 在外加磁场为30 kOe的作用下, Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3 (x=0.05, 0.1, 0.15)的Mr分别为0.43, 0.489, 0.973 emu/g; MS分别为0.77, 1.65, 3.08 emu/g. BiFeO3和Bi0.95Dy0.05Fe1-xCoxO3样品磁矩M随着温度T的升高而逐渐减小, Dy掺杂使BiFeO3样品的TN由644 K升高到648 K, 而TC基本没有变化. Dy和Co共掺杂导致BiFeO3样品磁相变温度TC由870 K降低到780 K, 其TC变化主要取决于Fe-O-Fe反铁磁超交换作用的强弱和磁结构的相对稳定性.

English Abstract

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