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博碩士論文 etd-0825108-122614 詳細資訊
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論文名稱
Title
多鐵性材料BiFeO3共摻雜La與Pb之鐵電特性
The ferroelectric property of La and Pb codoped multiferroic BiFeO3
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
94
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2008-07-25
繳交日期
Date of Submission
2008-08-25
關鍵字
Keywords
鐵電性、介電性、摻雜、氧空缺
BFO
統計
Statistics
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中文摘要
BiFeO3(BFO)無法以一般合成方法來製成純相,在晶粒與晶粒間存在著可能非BiFeO3結構以外的雜質,在長時間的化合燒結後,也無法去除雜質,而雜質的存在經文獻指出,可能是影響其材料形成漏電的一個原因之ㄧ。因此我們以摻雜Pb的方式試著去除雜相,但在摻雜Pb至0.1後,我們發現BFO+Pb的結構由菱形結構變為近似立方的結構。經過介電實驗量測發現,BFO+Pb的介電性並沒有獲得一個規律的提升,因此我們再思考另一個可能造成介電性質變差的另一個因素,氧空缺。而氧空缺的產生,經文獻證明,是因為含有Bi元素的結構材料,會因為Bi元素的揮發,使得Bi元素周圍產生不穩定的氧原子,因而造成氧空缺的情形;另外文獻卻以摻雜La元素的方式,有效抑制了Bi元素的揮發,改善了材料的電性,解決了氧空缺所造成電性衰變的問題。又因為La元素的離子半徑與Pb元素大小相近,摻雜後沒有明顯改變BFO+Pb的結構,但晶相卻變得較摻雜La元素之前差,大小晶粒混在其中,所以我們觀測BFO+Pb+La在介電性質上使否有得到規律的改善。
Abstract
none
目次 Table of Contents
第一章 簡介與研究動機 01
第二章 基本理論與文獻回顧 02
2-1 簡介多鐵性材料 02
2-1.1 鈣鈦礦結構 02
2-1.2 鐵電性質 04
2-1.3 介電性質 08
2-1.4 材料的磁性 12
2-2 多鐵性材料 16
2-3 鐵酸鉍材料特性 18
2-3.1 晶體結構 18
2-3.2 鐵電性質 20
2-3.3 磁性質 20
2-4 阻抗理論與等效電路分析法 21
2-4.1 前言 21
2-4.2 阻抗基本簡介 22
2-4.3 等效電路阻抗分析法於介電性質之應用 22
2-4.4 交變電場中的介電極化強度 24
2-5 文獻回顧 25
第三章 實驗方法 28
3-1 鐵酸鉍與摻雜鉛和鑭之鐵酸鉍塊材的製備 28
3-1.1 粉末的製備 28
3-2 實驗量測 30
3-2.1 X光繞射儀(X-Ray Diffraction) 30
3-3.2 場發射型掃瞄式電子顯微鏡(Field Emission Scanning
Electron Microscope) 30
3-3.3 介電性質與阻抗模擬分析 33
第四章 實驗結果與討論 35
4-1 XRD(X-Ray Diffraction)分析 35
4-2 SEM(Scanning Electron Microscope)分析 42
4-3 室溫介電性質分析與室溫阻抗模擬分析 46
4-3.1 BiFeO3介電性質與阻抗模擬分析 47
4-3.2 Bi0.9La0.05Pb0.05FeO3介電性質與阻抗模擬分析 53
4-3.3 Bi0.85La0.1Pb0.05FeO3介電性質與阻抗模擬分析 58
4-3.4 Bi0.85La0.05Pb0.1FeO3介電性質與阻抗模擬分析 63
4-3.5 Bi0.8La0.Pb0.1FeO3介電性質與阻抗模擬分析 68
4-3.6 BFO和各摻雜量的介電性質比較 73
第五章 結論 76
第六章 文獻參考 77
附錄 81
參考文獻 References
【1】S. V. Kalinin, M. R. Suchomel, “Potential and impedance imaging of polycrystalline BiFeO3 ceramics”, J. Am. Ceram. Soc. 85 3011(2002)
【2】X, Qi, J. Dho, R. Tomov, M. G. Blamire, J. L. MacManus-Driscoll, “Greatly reduced leakage current and conduction mechanism in aliovalent-ion-doped BiFeO3, Appl. Phys. Lett. 86 062903(2005)
【3】V. A. khomchenko, D. A. Kisslev, J. M. Vieira, and A. L. Kholkin, “Synthesis and multiferroic properties of Bi0.8A0.2FeO3(A=Ca,Sr,Pb)ceramics”, Appl. Phys. Lett. 90 242901(2007)
【4】B. H. Park, B. S. Kang, S. D. Bu, T. W. Noh, J. Lee and W. Jo, “Lanthanum-substituted bismuth titanate for use in non-volatile memories”, Nature,401 682(1999)
【5】D. Lee, M. G. Kim, S. Ryu, and H. M. Jang, “Epitaxially grown La-modified BiFeO3 magnetoferroelectric thin films”, Appl. Phys. Lett. 86 222903(2005)
【6】J. S. Kim, C. II Cheon, C. H. Lee, and P. W. Jang, “Weak ferromagnetism in the ferroelectric BiFeO3-ReFeO3-BaTiO3 solid solutions(Re=Dy,La)”’ J. Appl. Phys. 96 468(2004)
【7】Y. P. wang, L. Zhou, M. F. Zhang, X. Y. Chen, J. M. Liu, and Z. G. Liu, “Room-temperature saturated ferroelectric polarization in BiFeO3 ceramics Synthesized by rapid liquid phase sintering”, Appl. Phys. Lett. 84 1731(2004)
【8】V. R. Palkar, Darshan c. Kundaiya, S.K. Malik, and S. Bhattacharya, “Magnetoelectricity at room temperature in the Bi0.9-xTbxLa0.1FeO3 system”, Phys. Rev. B, 69 212102(2004)
【9】S. K. Singh, K.Maruyama, and H. Ishiwara, “Reduced leakage current in La and Ni codoped BiFeO3 thin films”, Appl. Phys. Lett. 91 112913(2007)
【10】Kwi Young Yun, Minoru Noda, and Masanori Okuyama, “Structural and multiferroic properties of BiFeO3 thin films at room temperature”, J. Appl. Phys.,96 3399(2004)

【11】B. Jaffe. W.R. cook. And H. Jaffe. “Piezoelectric ceramics”, Academic Press, New York, P50(1971)
【12】C. Kittel, Introduction to solid state physics, 7th ed. (John Wiley & Sons, New York, 1996)
【13】S. Hoshino, Y. Mitsui, F. Jona, and R. Pepinsky, “Dielectric and Thermal Study of Tri-Glycine Sulfate and Tri-Glycine Fluoberyllate”, Phys. Rev. B, 107 1255(1957)
【14】A. J. Moulson and J. M. Herbert, “Electroceramics, materials, properties and applications”, p52-55 and p61-62(1990)
【15】W. D. Kingery, H. K. Bowen, and D. R. Uhlmann, Introduction to ceramics, 2nd Ed., John Wiley and Sons, New York, 1976.
【16】Manfred Fiebig, “Revival of the magnetoelectric effect”, J. Phys. D: Appl. Phys. 38 R123-152(2005)
【17】C. W. Nan, “Magnetoelectric effect in composites of piezoelectric and piezomagnetic phases”, Phys. Rev. B.,50[9] 6082-6088(1994)
【18】H. Zheng, J. Wang, “Multiferroic BaTiO3-CoFe2O4 nanostructures”,Science, 303[5658]661-663(2004)
【19】R. P. Mahajan, K. K. Patankar, “Dielectric properties and electrical conduction of nickel ferrite-barium titanate composites”, Indian J. PureAppl. Phys. 38[8]615-620(2000)
【20】Kubel F and Schmid H, “Structure of a Ferroelectric and Ferroelastic monodomain crystal of the perovskite BiFeO3”, Acta Crystallogr. B[46]698(1990)
【21】Venevtsev Y N, Gagulin V V and Zhitomirsky I D, “Material Science aspects of Seignette-Magnetism problem,” Ferroelectrics 73 221-248(1987)
【22】Scott J F Ferroelectrics 24 127(1980)
【23】Venevtsev Y N, Gagulin V V and Zhitomirsky I D Ferroelectrics 73 221(1987)

【24】Benjamin Ruette, S. Zvyagin, A. P. Pyatakov, A. Bush, J. F. Li, V. I. Belotelov, A. K. Zvezdin, and D. Viehland, “Magnetic-field-induced phase transition in BiFeO3 observed by high-field electron spin resonance: Cycloidal to homogeneous spin order”. Phys. Rev. B 69 064114(2004)
【25】J. Wang, J. B. Neaton, H. Zheng, V. Nagarajan, S. B. Ogale, B. Liu, D. Viehland, V. Vaithyanathan, D. G. Schlom, U. V. Waghmare, N. A. Spaldin, K. M. Rabe, M. Wuttig, and R. Ramesh, “Epitaxial BiFeO3 Multiferroic Thin Film Heterostructures “, Science 299 1719(2003)
【26】J. R. Teague, R. Gerson, and W. J. James, “Dielectric hysteresis in single crystal BiFeO3”, Solid State Comm. 8 1073(1970)
【27】M. M. Kumar, V. R. Palker, K.Srinivas, and S. V. Sueyanaryana, “Ferroelectricity in a pure BiFeO3 ceramic”, Appl. Phys. Lett. 76 2764(2000)
【28】J. F. Li, J. Wang, M. Wutting, R. Ramesh, N. Wang, B. Ruette, A. P. Pyatakov, A. K. Zvezdin, and D. Viehland, “Dramatically enhanced polarization in (001),(101),and(111)BiFeO3 tjin films due to epitiaxial-induced transitions”, Appl. Phys. Lett. 84 5261(2004)
【29】I. Sosnowska, T. Peterlin-Neumaier, and E. Steichele, J. Phys. C 15 4835(1982)
【30】S. Song and F. Placido, Journal of Statistical mechanics, “The influence of phase probability distributions on impedance spectroscopy”
【31】劉純宇,BiFeO3鐵電薄膜之製備與特性研究,國立成功大學材料科學及工程學系碩士論文(2005)
【32】陳智群,摻雜鑭與鐠對鐵酸鉍陶瓷電性與磁性的影響,國立清華大學材料科學及工程學系碩士論文(2007)
【33】吳俊逸,國立中山大學物理學系碩士論文(2007)
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