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多铁性材料是指同时具有两种或者两种以上初级铁性体(铁电、铁磁、铁弹)特征的单相化合物,这类材料不仅可以实现铁电和铁磁的共存,更为关键的是存在着磁电耦合效应,从而可能实现两者之间的相互调控。TbMnO3是多铁性材料的典型代表,尽管这类材料磁电耦合效应较为显著,但其奈尔温度低(41K),产生磁电耦合温度更低(28K),且调节电极化所需磁场强度很高,因此人们试图利用掺杂改性的办法来解决上述问题。 本论文为了探讨Fe3+离子掺杂对TbMnO3的影响,首先对Fe2O3-Mn3O4-Tb4O7三元相图1200℃等温截面进行了细致的研究,在此基础上对相关产物的晶体结构、元素化学态以及磁性质做了测试分析。此外在实验后期还通过助溶剂的方法对TbMn1-xFexO3单晶的生长进行了初步尝试。主要的研究成果如下: 首先,通过XRD粉末衍射等方法确定了在Fe2O3-Mn3O4-Tb4O7三元相图1200℃等温截面上有4个固溶单相区,6个两相区,3个三相区;其次,通过公式推导、结构精修和杠杆定理等方法确定了相图中存在的TbMnO3-TbFeO3连续固溶区的边界范围和Fe2O3-Mn3O4二元体系中的黑锰石相、尖晶石相、赤铁矿相固溶区的边界点;第三,通过XPS及穆斯堡尔谱的测量结果,对Fe2O3-Mn3O4二元体系中的三个固溶区的阳离子的价态及占位情况进行了分析,结果表明黑锰石相和尖晶石相固溶区中有两种结晶学环境不同的+3价Fe离子,而赤铁矿相固溶区中仅有一种+3价Fe离子;第四,对TbMnO3-TbFeO3连续固溶区中的样品进行了磁学性质的测量,实验结果表明在掺入少量Fe时样品的TnN度有所降低;而当Fe几乎完全取代Mn时样品的性质近似于TbFeO3。 在实验后期我们初步探索了如何通过助溶剂法生长TbMn1-xFexO3单晶,这为以后进一步系统的研究磁性奠定基础,希望通过大家共同努力能为TbMnO3多铁性材料的发展做出实质性的贡献。