题目：(1-x)BFO-xBCZT 陶瓷体系的制备及多铁性能的研究

近年来，多铁性陶瓷（multiferroic）因其在传感器、驱动器以及存储器等方面具有巨大的潜在价值而受到越来越多研究者的关注。在众多的多铁性材料中，BiFeO3（简写为BFO）是唯一的在室温下可以同时表现出铁磁性和铁电性的材料，然而大的漏导电流导致其铁电性能恶化，以及独特的空间调制的螺旋磁结构，导致其宏观磁性难以测量等问题，限制了其应用。本论文基于BFO与(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.10Ti0.90)O3 (简写为BCZT)钙钛矿形成固溶体，以期改善BiFeO3的电阻率，从而能正确测量铁电性而获得饱和极化，并且打破螺旋的磁结构，释放出潜在的磁性能。以BiFeO3为研究对象，制备出(1-x) BiFeO3-x (Ba0.85Ca0.15)(Zr0.10Ti0.90)O3陶瓷[简写为(1-x) BFO-x BCZT]，详细研究BFO-BCZT固溶体的介电、铁电、压电及磁性能，探讨其物理机制，其主要内容如下：

1、用固相法制备(1-x) BiFeO3-x (Ba0.85Ca0.15)(Zr0.10Ti0.90)O3 [(1-x) BFO-x BCZT)]多铁性陶瓷。系统研究(1-x) BFO-x BCZT陶瓷的相结构、微观结构以及介电、铁电和铁磁性能。结果表明随着x含量的增加，(1-x) BFO-x BCZT陶瓷逐渐从菱方相转变为伪立方相，准同型相界存在于0.20 ≤ x ≤ 0.30。陶瓷的平均晶粒大小随着x含量的增大而逐渐增大，当x = 0.30时达到最大，随后逐渐降低。对于x ≤ 0.20的组分，介频谱和阻抗谱表明材料为电学非均质结构，这种结构是由Fe2+和Fe3+的混合状态造成的。对于0.25 ≤ x ≤ 0.80的组分，在其介电温谱上Tm和εm都随着x的含量的增加而减小，并且这些组分的电滞回线也随着x含量的增加而变得瘦长。所有的陶瓷组分都显示出了弱的铁磁性，这表明将BCZT与BFO固溶，释放了其潜在的磁性能。在0.30 ≤ x ≤ 0.35的组分获得最佳的铁电性能和铁磁性能，分别为Pr为22.7–27.3 μC/cm2 和Mr为0.0394–0.0744 emu/g。

2、系统研究Mn掺杂对0.7BiFeO3 -0.3(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3+ xwt% MnO2(x = 0-0.7)陶瓷相结构、微观结构、介电性能、压电性能及其磁性能的影响。结果表明Mn掺杂的陶瓷均形成了伪立方相，且晶粒尺寸随着Mn含量的增加，逐渐减小、细化；随着Mn含量的增加，其介电温谱上表现的弛豫程度在不断增强，铁电和压电性能不断减弱。同时，研究还表明Mn的少量掺入（x ≤ 0.3）使得陶瓷的螺旋调制的磁有序被逐渐破坏，因此释放出陶瓷潜在的磁矩，并且当x = 0.4时陶瓷达到最大的剩余磁化强度Mr = 0.1995 emu/g。

3、系统研究La取代0.7(Bi1-xLax)FeO3-0.3(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3 (x = 0-0.04) + 0.4 wt% MnO2陶瓷的相结构、微观结构、介电性能、压电性能及其磁性能的影响。陶瓷样品的相结构均为伪立方相。随着La含量的增加，陶瓷样品的晶粒尺寸先增加后减小，在x = 0.01和x = 0.02时晶粒尺寸均较大。陶瓷样品的铁电性能、压电性能和电阻率均在x = 0.01达到最佳，分别为Pr = 6.47 μC/cm2，d33 = 30pC/N, ρ = 1.3×109 Ω·cm，其退极化温度Td高达275 °C，磁性能也达到了Mr = 0.1610 emu/g，表明该陶瓷材料不仅具有良好的铁电、压电性，同时还具有较好的铁磁性，因此在信息技术、传感、自旋电子器件等领域具有潜在的应用价值。