曾丽竹

（西南大学，重庆400715）

近年来，多铁材料因其有趣的内在物理特性和潜在的应用而受到人们的广泛关注。这种材料往往同时具有铁电性、铁磁性和铁弹性这两种或两种以上的铁性质，如能量收集装置、存储元件和传感器等[1]，具有巨大的应用前景。BiFeO3(BFO)作为一种室温多铁材料，是近年来研究最多的体系之一[2]。在室温下，BFO 具有菱形对称的扭曲钙钛矿结构(R3c)[3]。BFO 基陶瓷具有较高的反铁磁Néel 温度(TN=643K)和铁电居里温度(TC=1103K)，使其在室温以上工作应用成为可能[4-5]。

块体BiFeO3的漏电流大，磁电特性弱，限制了其用于多功能器件的应用。主要原因如下:第一，单相BFO 陶瓷由于其较窄的相稳定温度范围而难以合成。第二，BFO 陶瓷电阻率低的主要原因是烧结过程中Fe 离子由Fe3+还原为Fe2+，形成氧空位，需要电荷补偿。同时，BFO 的G 型抗铁磁性是其获得较大磁电效应的主要障碍之一，阻碍了其有效应用。为了提高BFO 陶瓷的多铁性能，人们做了很多努力，包括多种合成工艺、化学替代以及其他ABO3钙钛矿材料形成固溶体。

所以本文中采用Al3+离子掺杂到0.7Bi0.85Nd0.15FeO3-0.3 BaTiO3基体中，详细研究了该陶瓷样品的结构、形貌、多铁性能与Al 含量的关系。

1 0.7Bi0.85Nd0.15Fe1-xAlxO3-0.3 BaTiO3 陶瓷样品的制备及表征

1.1 陶瓷样品的原料与制备过程

采用固相反应法制备了0.7 Bi0.85Nd0.15Fe1-xAlxO3-0.3 BaTiO3(x = 0,0.01, 0.03, 0.05, 0.07) 样品，选取了Bi2O3(≥99.9%),Nd2O3(≥99.9%), Fe2O3(≥99.9%),Al2O3(≥99.9%),BaCO3(≥99.9%)和TiO2(≥99.9%)作为前驱体粉末。按照化学配比称重，称量出的粉末以30r/s 的速度通过球磨 (Mini-Mill Pulverisette 23,Fritsch)充分混合3h。将混合物干燥，并在800℃下煅烧2 小时，煅烧后的粉末以30 r/s 的速度进行第二次球磨2 小时。将添加有聚乙烯醇(PVA)溶液(5 wt %)的粉末在20MPa 的压力下压成直径为10 mm、厚度为1 mm 的圆盘。……