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论文主要研究了纳米/亚微米钛酸钡陶瓷的压力调控的尺寸效应,利用高压高温合成研制多铁性材料和研究了有关的基本物理性质,具体内容包括:
(1).自行设计搭建了在六面顶压机和活塞圆筒小压机上的两个加压介电性能测量装置,可以进行高压高温和高压低温的介温谱实验研究,相关装置已申请专利。
(2).系统测量了纳米/亚微米钛酸钡陶瓷压力下的全温区介电谱,研究了压力调控的由尺寸效应导致的钛酸钡铁电、顺电和铁电相之间相边界的移动,观察到纳米区域的铁电再入现象。
(3).进一步发展了可以涵盖尺寸效应的GLD热力学唯象理论,通过加入内部压应力、剪切力、外部高压、以及内部压应力和外部高压的相互作用,对纳米/亚微米钛酸钡陶瓷的实验结果进行了很好的拟合。
(4).通过高压高温合成了Bi2NiTiO6陶瓷样品,利用中子衍射方法,确定其空间群为非中心对称的Pn21α正交结构。极化测量表明在513 K附近为热滞一级铁电相变,在60 K附近观察到反铁磁相变。发现退火会导致样品中Ni和Ti离子的价态以及自旋排列方式的变化,这种变化会引起电阻和铁电极化强度数量级的改变,这是在Bi2NiTiO6体系中首次发现磁电耦合现象。
(5).高压高温合成了Bi(Fel/2Cr1/2)O3多铁材料,确定结构为B位无序的R3c结构和有序的R3结构的混合。发现其在130 K附近有一个磁转变并伴随有介电异常行为、且有着很强的介电驰豫行为。
(6).通过高温高压实验条件,成功合成了Bi1-xLaxMnO3(O≤x≤1.0)固溶体系,XRD数据显示,在x=1/3处发生了结构相变,从单斜空间群(x<1/3)到正交空间群(x>1/3)。当x从0增加到1/3,磁化率和磁相变温度都随之减小,进一步增加镧的掺杂量磁相变温度继续升高。