Gd,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷电输运和铁磁特性的影响

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宋桂林, 周晓辉, 苏健, 杨海刚, 王天兴, 常方高. 2012: Gd,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷电输运和铁磁特性的影响, 物理学报, 61(17): 494-501.
引用本文: 宋桂林, 周晓辉, 苏健, 杨海刚, 王天兴, 常方高. 2012: Gd,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷电输运和铁磁特性的影响, 物理学报, 61(17): 494-501.
2012: Effects of Gd and Co doping on the electrical and ferromagnetism properties of BiFeO3 ceramics, Acta Physica Sinica, 61(17): 494-501.
Citation: 2012: Effects of Gd and Co doping on the electrical and ferromagnetism properties of BiFeO3 ceramics, Acta Physica Sinica, 61(17): 494-501.

Gd,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷电输运和铁磁特性的影响

Effects of Gd and Co doping on the electrical and ferromagnetism properties of BiFeO3 ceramics

  • 摘要: 采用快速液相烧结法制备BiFeO3和Bi0.95Gd0.05Fe1-xCoxO3 (x= 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)陶瓷样品,研究Gd, Co共掺杂对BiFeO3微观结构, 介电性能和铁磁性的影响. X射线衍射谱表明: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x的增大, Bi0.95Gd0.05Fe1-xCoxO3样品的主衍射峰(104)与(110)逐渐相互重叠, 当x大于0.1时, 样品呈现正方晶系结构; J-V特性显示Gd3+, Co3+共掺杂有效地降低BiFeO3陶瓷的漏导电流,其降低幅度为1-2个数量级; 当f=103 Hz时, Bi0.95Gd0.05Fe0.8Co0.2O3的介电常数是BiFeO3的6倍, 而Bi0.95Gd0.05Fe0.95Co0.05O3和 Bi0.95Gd0.05Fe0.85Co0.15O3样品的介电损耗最小,均为0.01.室温下, Bi0.95Gd0.05Fe1-xCoxO3样品磁性与BiFeO3相比显著增强. 在磁场为30 kOe的作用下,Bi0.95Gd0.05Fe1-xCoxO3 (x= 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)的剩余磁化强度Mr分别是BiFeO3的34, 60, 105, 103, 180倍.样品磁性增强的主要原因是Gd, Co掺杂使BiFeO3的晶格结构发生变化导致BiFeO3自身储存的磁性能被释放, Gd3+的4f电子与Fe3+或Co3+的3d电子自旋相互作用及样品中存在局域的 Fe-O-Co磁耦合三者共同作用的结果.
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出版历程
  • 刊出日期:  2012-09-15

Gd,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷电输运和铁磁特性的影响

  • 河南师范大学物理与信息工程学院,新乡453007 河南省光伏材料重点实验室,新乡453007
  • 河南师范大学物理与信息工程学院,新乡,453007

摘要: 采用快速液相烧结法制备BiFeO3和Bi0.95Gd0.05Fe1-xCoxO3 (x= 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)陶瓷样品,研究Gd, Co共掺杂对BiFeO3微观结构, 介电性能和铁磁性的影响. X射线衍射谱表明: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x的增大, Bi0.95Gd0.05Fe1-xCoxO3样品的主衍射峰(104)与(110)逐渐相互重叠, 当x大于0.1时, 样品呈现正方晶系结构; J-V特性显示Gd3+, Co3+共掺杂有效地降低BiFeO3陶瓷的漏导电流,其降低幅度为1-2个数量级; 当f=103 Hz时, Bi0.95Gd0.05Fe0.8Co0.2O3的介电常数是BiFeO3的6倍, 而Bi0.95Gd0.05Fe0.95Co0.05O3和 Bi0.95Gd0.05Fe0.85Co0.15O3样品的介电损耗最小,均为0.01.室温下, Bi0.95Gd0.05Fe1-xCoxO3样品磁性与BiFeO3相比显著增强. 在磁场为30 kOe的作用下,Bi0.95Gd0.05Fe1-xCoxO3 (x= 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)的剩余磁化强度Mr分别是BiFeO3的34, 60, 105, 103, 180倍.样品磁性增强的主要原因是Gd, Co掺杂使BiFeO3的晶格结构发生变化导致BiFeO3自身储存的磁性能被释放, Gd3+的4f电子与Fe3+或Co3+的3d电子自旋相互作用及样品中存在局域的 Fe-O-Co磁耦合三者共同作用的结果.

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