多铁性材料

龙源期刊网
我国多铁性材料及原型研究取得新进展
作者：Mary
来源：《今日电子》2013年第06期
多铁性材料同时具有铁电、（反）铁磁等多种铁性有序，由于其独特的磁电耦合效应，在新型磁电传感、高性能信息存储等领域有广泛的应用前景。

近日，中国科大李晓光教授研究组成员董思宁博士后研究员、殷月伟助理研究员在相关领域取得了重要进展。

在多铁性新材料探索方面，董思宁博士与中国科学院物理所李建奇研究员研究组合作，设计并合成出一种具有室温多铁性的Bi4.2K0.8Fe2O9+6单晶纳米带新材料，该材料同构于高温超导体材料Bi2Sr2CaCu2O8+6，具有不同于过去已知多铁性材料的结构特点。

该晶体在c轴方向上由结构上类似铁酸铋的钙钛矿层和绝缘性好的盐岩层交替排列而成，所以具有天然的磁电介电超品格结构，并在室温下表现出显著的磁电耦合效应。

这种新型结构的多铁性纳米材料可能有助于构建微型磁电器件。

在多铁性原型器件研发方面，殷月伟博士取得了突破性进展。

与美国宾州州立大学的李奇教授研究组、纳布拉斯卡大学的E.Y.Tsymbal教授研究组等合作，设计并制备了基于多铁性界面磁电耦合的La0.7SF0.3MnO3/La0.5Ca0.5MnO3/BaTiO3/La0.7Sr0.3MnO3隧道结，通过改变BaTiO3
势垒层的铁电极化方向，可以调控处于铁磁金属反铁磁绝缘相界处的La0.5Ca0.5MnO3的空穴浓度，使其发生金属绝缘体转变，从而显著调控铁电隧道结的隧穿参数，使得隧穿磁电阻效应提高近两个数量级。

同时，该器件由于铁磁、铁电的共存而表现出四重阻态特征，能够极大地提高非易失的存储密度。

此工作可能有助于非硅基电子器件性能的增强和改善。

《Bi5Ti3FeO15基薄膜的多铁性与铁电光伏效应》篇一一、引言随着现代科技的发展，多铁性材料因其独特的物理性质和潜在的应用前景，已成为材料科学研究的重要领域。

Bi5Ti3FeO15基薄膜作为一种典型的多铁性材料，具有丰富的物理性质和潜在的应用价值。

本文将重点探讨Bi5Ti3FeO15基薄膜的多铁性和铁电光伏效应，以期为相关研究提供参考。

二、Bi5Ti3FeO15基薄膜的结构与性质Bi5Ti3FeO15基薄膜是一种具有钙钛矿结构的复合氧化物薄膜。

其晶体结构由Bi、Ti和Fe等元素组成，具有较高的结晶度和良好的稳定性。

该薄膜具有多铁性，即同时具有铁电、铁磁和铁弹性质，使得其在多场耦合、磁电耦合等方面具有独特的应用价值。

三、多铁性研究多铁性是指材料同时具有多种铁性性质，如铁电、铁磁等。

Bi5Ti3FeO15基薄膜的多铁性源于其特殊的晶体结构和电子结构。

在电场作用下，该薄膜的铁电性质表现为电偶极矩的可逆变化；在磁场作用下，其铁磁性质表现为磁化强度的变化。

此外，该薄膜还具有铁弹性质，即在一定条件下可发生晶格畸变。

这些性质使得Bi5Ti3FeO15基薄膜在多场耦合、磁电耦合等方面具有广泛的应用前景。

四、铁电光伏效应铁电光伏效应是指铁电材料在电场作用下产生的光生电压效应。

Bi5Ti3FeO15基薄膜具有较高的铁电性能和光响应性能，因此具有显著的铁电光伏效应。

当光照射到该薄膜表面时，光生载流子在电场作用下发生分离和迁移，从而产生光生电压。

这一现象在太阳能电池、光电传感器等领域具有潜在的应用价值。

五、实验研究为了深入研究Bi5Ti3FeO15基薄膜的多铁性和铁电光伏效应，我们开展了系列实验。

首先，通过溶胶-凝胶法制备了Bi5Ti3FeO15基薄膜，并对其晶体结构和形貌进行了表征。

其次，利用铁电测试仪和光伏测试系统，研究了该薄膜的铁电性能和光伏性能。

实验结果表明，Bi5Ti3FeO15基薄膜具有较高的剩余极化强度和良好的光响应性能，其铁电光伏效应显著。

多铁材料在电子器件中的应用研究近年来，多铁材料作为一种具有磁性和铁电性的特殊功能材料，在电子器件领域引起了广泛关注和研究。

多铁材料具备同时具备磁性和铁电性的特点，其在电子器件中的应用具有广阔的前景和潜力。

本文将探讨多铁材料在电子器件中的应用研究现状和发展趋势。

首先，多铁材料在存储器件方面具有重要应用。

传统的存储器件通常采用磁性或电性材料进行存储，而多铁材料具备同时具备磁性和铁电性的特点，可以实现同时存储磁性和电性信息。

通过调控材料的磁性和铁电性能，可以实现存储器件的高密度、高速度和低功耗等优势。

多铁存储器件的应用研究已取得一定进展，但仍存在一些挑战，如材料的稳定性和可控性问题。

未来的研究将侧重于材料的设计和制备工艺的优化，以实现多铁存储器件的商业化应用。

其次，多铁材料在传感器方面也具有广泛的应用前景。

多铁材料可以通过磁场、电场或应变等外界刺激来改变其物理特性，从而实现对环境变化的感知和响应。

以磁性传感器为例，通过引入磁性多铁材料，可以实现对磁场变化的灵敏检测和高精度测量。

同时，多铁材料还可以应用于压力传感器、温度传感器等领域，以实现对压力、温度等参数的高灵敏度检测。

多铁材料在传感器领域的研究还处于起步阶段，未来的发展方向包括材料性能的优化、器件结构的设计和测量系统的完善等。

另外，多铁材料也在能源器件中显示出巨大的潜力。

例如，多铁材料可以应用于超级电容器、锂离子电池、太阳能电池等领域，以实现能量存储和转化的高效率和高性能。

多铁材料具备良好的电化学、光电化学和热电性能，可以通过调控材料的能带结构和界面性质来提高能源器件的性能。

目前，多铁材料在能源器件领域的研究主要集中在材料的合成和表征，未来的工作将侧重于多铁材料在器件中的应用性能和稳定性的研究。

最后，多铁材料在电子器件中还有其他一些应用，如天线、超频元件、声波传感器等方面。

多铁材料的独特特性使其具备优异的电磁、声学和光学性能，可以应用于无线通信、雷达、声学器件等领域。

Bifeo3极化结构1. 引言Bifeo3（化学式：BiFeO3）是一种具有多铁性质的材料，具有较高的极化性能。

其极化结构的研究对于了解多铁材料的性质和应用具有重要意义。

本文将对Bifeo3的极化结构进行全面详细、完整且深入的介绍。

2. Bifeo3的基本信息Bifeo3是一种钙钛矿结构的材料，由铋（Bi）和铁（Fe）元素组成。

其晶体结构为立方晶系，空间群为R3c。

Bifeo3的晶格参数为a=b=c=3.96Å，α=β=γ=90°。

该材料具有较高的居里温度，约为1100K。

3. Bifeo3的极化性质Bifeo3具有多铁性质，即同时具有铁电性和铁磁性。

其铁电性质使其具有自发极化，可在外电场作用下产生极化。

而铁磁性质使其具有自发磁化，可在外磁场作用下产生磁化。

Bifeo3的极化主要来源于铁离子（Fe3+）的离子配位。

在Bifeo3的晶体结构中，铁离子被八个氧离子（O2-）包围，形成八面体的配位结构。

由于铁离子的不对称分布，导致晶体整体具有极化性。

4. Bifeo3的极化结构Bifeo3的极化结构可以通过极化矢量来描述。

极化矢量是一个矢量量，表示极化的方向和大小。

在Bifeo3中，极化矢量的方向与晶体的对称性有关。

具体而言，Bifeo3的极化矢量沿着[111]方向，即晶体的对角线方向。

Bifeo3的极化结构还可以通过极化强度来描述。

极化强度是一个标量量，表示极化的强度大小。

在Bifeo3中，极化强度的大小与极化矢量的大小成正比。

通过实验测量，可以得到Bifeo3的极化强度为0.9C/m2。

5. Bifeo3的极化机制Bifeo3的极化机制是一个复杂的过程，涉及到多种因素的相互作用。

其中，离子配位、晶格畸变和电子自旋耦合是影响Bifeo3极化的重要因素。

首先，离子配位是Bifeo3极化的基础。

铁离子的不对称分布导致晶体具有极化性。

其次，晶格畸变也对Bifeo3的极化起到重要作用。

晶格畸变可以调控铁离子的位置和配位，影响极化强度和方向。

多铁材料的应用多铁材料是指同时具有铁电性和磁性的功能材料。

由于其独特的物理性质，多铁材料在能源存储与转换、信息技术、传感器、医疗成像与治疗、国防与安全、环保与能源、智能器件以及生物医学工程等领域具有广泛的应用前景。

本文将详细介绍多铁材料在这些领域中的应用。

一、能源存储与转换多铁材料在能源存储与转换领域中具有重要的应用价值。

其中，压电材料是一种典型的多铁材料，其具有将机械能转换为电能的特性，被广泛应用于声呐、传感器、换能器等设备中。

此外，多铁材料在太阳能电池、燃料电池和热电转换等新能源技术中也具有潜在的应用价值。

二、信息技术多铁材料在信息技术领域中的应用主要涉及计算机存储和逻辑运算等方面。

利用多铁材料的磁电耦合效应，可以实现高效的磁电转换，为新一代计算机存储器件的研发提供新的思路。

此外，多铁材料在电磁屏蔽、微波吸收等领域也有着广泛的应用前景。

三、传感器多铁材料在传感器领域中的应用主要涉及压力传感器、加速度传感器、磁场传感器等。

由于多铁材料具有灵敏度高、响应速度快等优点，因此在智能传感器、物联网等领域中具有广泛的应用前景。

四、医疗成像与治疗多铁材料在医疗成像与治疗领域中也有着重要的应用价值。

利用多铁材料的磁电性质，可以实现无损的医学成像技术，为临床诊断和治疗提供更准确的依据。

此外，多铁材料还可应用于肿瘤治疗、疼痛管理等方面。

五、国防与安全多铁材料在国防与安全领域中具有广泛的应用前景。

例如，利用多铁材料的磁电性质，可以实现高精度的探测和定位技术，为军事侦察和反恐行动提供有力支持。

此外，多铁材料还可应用于电磁防护、电子战等方面。

六、环保与能源多铁材料在环保与能源领域中也有着重要的应用价值。

例如，利用多铁材料的磁电性质，可以实现高效的环境监测和污染物治理。

此外，多铁材料还可应用于风力发电、水力发电等领域中。

七、智能器件多铁材料在智能器件领域中具有广泛的应用前景。

利用多铁材料的磁电性质，可以实现高效的信号传输和处理，为智能家居、智能穿戴设备等智能器件的研发提供新的思路。