BiFeO3纳米晶的制备及其掺杂改性研究

多铁材料是非常重要的先进功能材料，而具有钙钛矿结构的BiFeO3是少数在室温下同时具有反铁磁性和铁电性的单相多铁材料之一，由于其室温下呈反铁磁有序和铁电有序而引起人们的极大关注。
　　目前对于BiFeO3的研究还存在一些问题，首先是在制备方面，Bi离子的挥发和氧空位的产生导致难以制备出纯相的BiFeO3，其次是由于BiFeO3特殊的G型反铁磁结构，使宏观尺寸的BiFeO3在室温下表现出很弱的反铁磁性，严重阻碍了其实际应用的发展。
　　本文首先采用溶胶凝胶法用PVA和酒石酸两种不同络合物制备了BiFeO3纳米晶。通过优化两种络合物的制备工艺，在400℃低温下用酒石酸作为络合物时，得到了纯相的BiFeO3纳米晶。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测量分析了样品结构和形貌，研究了溶胶-凝胶制备工艺和不同络合物对BiFeO3纳米晶的形成及晶体结构的影响。
　　本文还重点研究了A位稀土元素Eu及B位磁性过渡金属元素Co共掺杂对BiFeO3纳米晶结构及磁性的改变，并探究这种磁性增强的原因。采用溶胶-凝胶法制备了Eu、Co共掺的Bi0.95Eu0.05Fe0.95Co0.05O3纳米晶，通过XRD、SEM、拉曼散射光谱(Raman Scattering)、X射线吸收光谱(XAS)、X射线吸收精细结构(XAFS)的表征结果表明，Eu、Co共掺的BiFeO3纳米晶仍为纯相，但是，样品的晶格发生了明显扭曲；利用振动样品磁强计(VSM)对样品的磁性进行测量，结果表明:在室温下，由于Eu，Co离子的掺入，样品的磁性得到明显增强。这主要归因于Eu、Co的掺入导致BiFeO3纳米晶晶格扭曲以及形成了新的磁矩耦合。对于这一研究，我们已有文章被录用。