熊能 方梦珠 潘裕柏 孙大志

摘  要： 以固相合成法制备了铁酸铋（BiFeO3，简称BFO）掺杂的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅（Pb（In1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3，簡称PIN-PMN-PT）多铁性陶瓷材料，X射线衍射（XRD）测试结果表明：样品具有钙钛矿结构，电滞回线显示其铁电性良好，剩余极化值（Pr）可达18 μC·cm-2.由于BiFeO3掺杂后，样品电矩减小，氧空位增多，使其铁电畴翻转困难，样品的电性能略有下降，但是其磁性能随BiFeO3掺入量的增加而逐渐增强，且样品居里温度（Tm）为200 ℃左右.该材料在电磁学领域有望成为具有应用前景的多铁性材料.

关键词： 多铁性; 铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅（PIN-PMN-PT）; 陶瓷

中图分类号： TQ 174.75    文献标志码： A    文章编号： 1000-5137（2021）06-0672-07

Abstract： The multiferroic composite ceramic bismuth ferrite （BiFeO3） doped lead niobate indium-lead magnesium niobate-lead titanate （Pb（In1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3） which had a perovskite structure as the X-ray diffraction （XRD） showed was prepared by a solid-state synthesis. The hysteresis loop shows that its ferroelectricity performs well and the remanent polarization（Pr） reachs 18 μC·cm-2. Due to the doping of BiFeO3， the electrical moment of the sample decreases， oxygen vacancies increase， and ferroelectric domain switching is difficult， resulting in a decrease in ferroelectric properties， but its magnetic properties gradually increase with the increase of BiFeO3 doping. In addition， the sample has a Curie temperature（Tm） of about 200 ℃， and it is expected to become a multiferroic material with promising applications in the field of electromagnetics.

Key words： magnetoelectric; Pb（In1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3（PIN-PMN-PT）; ceramic

0  引 言

多铁性材料是一种同时具有铁电、铁磁和铁弹中两种或两种以上性能的材料.作为一种新型多功能材料，多铁性材料的应用不再局限于单一铁性领域，更在新型磁-电传感器件、滤波器及“电写磁读”信息存储器等领域展现出巨大的应用前景[1-4].另一方面，多铁性材料涉及电荷、自旋、晶格等多个物理学范畴，受到广大科研工作者的青睐.在多铁性材料大家庭中，磁电耦合材料的地位更是举足轻重.

由于磁性能和电性能两者共存困难，现有的单相磁电耦合材料较少，研究较多的有铁酸铋（BiFeO3，简称BFO）和锰酸铽（TbMnO3）[5].其中BiFeO3是为数不多的居里温度（Tm）高于室温的单相磁电耦合材料之一，Tm高达830 ℃，奈尔温度为367 ℃.但是BiFeO3合成困难，易产生杂相，且漏泄电流较大.为完善其性能，研究者多采用掺杂的方法，如掺钛离子（Ti4+）和锆离子（Zr4+）以降低氧空位浓度……