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《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，在材料科学领域中受到了广泛的关注。
Bi5Ti3FeO15基薄膜作为一种典型的多铁性材料，其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有益的参考。
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。
其结构中，Bi、Ti和Fe元素以特定的方式排列，形成了复杂的晶体结构。
这种结构使得Bi5Ti3FeO15基薄膜具有多铁性，即同时具有铁电性、铁磁性和可能的铁弹性。
多铁性是指材料同时具有多种铁性序参量，如铁电序参量和铁磁序参量等。
Bi5Ti3FeO15基薄膜的铁电性主要源于其晶体结构中的电偶极子，这些电偶极子在外电场的作用下可以发生取向变化，从而表现出铁电性。
而其铁磁性则与Fe离子的自旋有序排列有关。
此外，Bi5Ti3FeO15基薄膜还可能具有铁弹性，即在一定范围内可发生弹性形变。
三、Bi5Ti3FeO15基薄膜的铁电光伏效应铁电光伏效应是指铁电材料在铁电相变过程中产生的光生电压效应。
Bi5Ti3FeO15基薄膜作为一种具有铁电性的材料，也具有铁电光伏效应。
当光照射到Bi5Ti3FeO15基薄膜上时，光子被吸收并激发出电子-空穴对。
这些载流子在薄膜内部的电场作用下发生分离和迁移，从而在薄膜两端产生光生电压。
这种光生电压可以被用来实现自供电的光电器件。
Bi5Ti3FeO15基薄膜的铁电光伏效应与其晶体结构、能带结构以及缺陷态等密切相关。
首先，其晶体结构中的电偶极子在外加电场的作用下可以发生取向变化，从而影响载流子的输运行为。
其次，Bi5Ti3FeO15基薄膜的能带结构决定了光吸收和载流子产生的性质。
此外，薄膜中的缺陷态也会影响载流子的俘获和输运过程，从而影响铁电光伏效应的性能。
硅酸盐学报・ 392 ・2013年DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.03.20 Bi5FeTi3O15薄膜室温多铁性及其磁性机理孙慧，王浩，孟德欢，毛翔宇，陈小兵(扬州大学物理科学与技术学院，江苏扬州 225002)摘要：用溶胶−凝胶工艺在Pt/Ti/SiO2/Si基片上沉积了Bi5FeTi3O15(BFTO)薄膜，研究了前驱液浓度和退火升温速率对BFTO薄膜结晶的影响，前驱液浓度低于0.05mol/L时不利于4层层状钙钛矿结构的形成。
沉积BFTO薄膜的最佳制备工艺为：前驱液浓度为0.05mol/L和氧气氛中退火速率为4℃/s。
室温下，用最佳工艺制得的BFTO薄膜显示出良好的铁电性，在300kV/cm的外加电场下，样品的剩余极化强度2P r达到43.4μC/cm2；同时，BFTO 薄膜也显示出弱铁磁性。
为了研究其磁性来源，分别在氧气氛和氮气氛下对BFTO薄膜样品进行退火，分析其磁性的差异。
认为BFTO薄膜室温下的弱铁磁性主要来源于F中心交换作用。
关键词：钛酸铋铁薄膜；层状钙钛矿；铁电薄膜；磁性来源中图分类号：TQ174 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)03–0392–04网络出版时间：网络出版地址：Multiferroic Properties of Bi5FeTi3O15 Thin Film at Room TemperatureSUN Hui，WANG Hao，MENG Dehuan，MAO Xiangyu，CHEN Xiaobing(College of Physics Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225002, Shuzhou, China)Abstract: The four layer-structured Bi5FeTiO15 (BFTO) thin films were deposited on a Pt/Ti/SiO2/Si substrates by a sol–gel method. The effects of precursor concentration and the heating rate during annealing on the crystallization were investigated. It was found that the precursor solution concentration of <0.05mol/L is not conducive to the formation of the four-layered perovskite structure films. The optimal preparation process to deposit the BFTO thin films occurred at the precursor concentration of 0.05mol/L and annealing heating rate of 4℃/s in oxygen atmosphere. At room temperature (RT), the BFTO film deposited by the optimal preparation process exhibited a good ferroelectric property with the remnant polarization 2P r about 43.4μC/cm2 under the electric field of 300kV/cm. Furthermore, the film showed a weak ferromagnetism at RT. It was indicated that the weak ferromagnetic property of the BFTO film at RT could be mainly due to the F-center exchange mechanism in the film.Key words: iron bismuth titanate film; layered perovskite; ferroelectric film; magnetism origin多铁材料不仅同时具有铁电性和磁性，而且它们之间存在耦合作用，在自旋电子学等方面具有广阔的应用前景[1–3]。
《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。
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)1引言 (1)2 BiFeO3的结构 (2)3 BiFeO3陶瓷与薄膜的制备工艺 (2)3.1 BiFeO3陶瓷的制备 (2)3.2 BiFeO3薄膜的制备 (3)4 掺杂改性 (4)4.1稀土掺杂改性 (4)4.2 BiFeO3与其他ABO3型钙钛矿结构的铁电材料固熔体系 (5)5 结论 (6)参考文献 (6)铁磁电复合材料BiFeO及研究进展3姓名：武少华学号：20075040098单位：物理电子工程学院专业：物理学指导老师：秦萍职称：副教授摘要：BiFeO3是一种室温下同时具有铁磁性和铁电性的铁磁电材料之一，在信息存储、传感器和自旋电子器件等方面都有潜在的应用前景。
本文综述了BiFeO3的结构、陶瓷与薄膜的制备工艺、掺杂改性，并展望了BiFeO3铁磁电材料今后的研究和发展趋势。
关键词：铁磁电材料；掺杂改性；磁电效应Progress in Study on Ferroelectromagnetics BiFeO3 Abstract: BiFeO3 is one of ferroelectromagnetics with ferromagnetism and ferroelec- tricity at room temperature，which has potential applications in the information storage，sensors，spin electronic devices，and other aspects．This paper not only discusses the struc- ture，ceramics and thin film technology，doped of BiFeO3，but also prospects BiFeO3 ferroelectromagnetics for future research and development trends．Keywords: Ferroelectromagnetics；Doped to change the nature；Magnetoelectric effect1 引言铁磁电材料是一种因结构参数有序而导致铁电性、磁性同时存在并具有磁电耦合性质[1]的材料，它在探索新型信息存储器、自旋电子器件和设备等方面有着潜在的应用前景。
材料与信息，能源并列称为当代文明的“三大支柱' 社会综合实力的増强和人们物质文化水平的提高都与高性能的新型材料相关•功能材料主要包括了一大类电介质和铁性材料，主要涉及电、磁、声、光，热等物理效应，是众多电子元器件的基础「基于这些材料，产生了许多电子元器件，如片式电容、片式电感、磁通门等等。
随着社会的进步及科学的发展,传统材料将会逐渐.难以满足现代技术的要求，寻觅更高性能的新材料或者开辟多功能材料将是未来功能材料的主要发展方向。
參铁性材料是一种新型功能材料"多铁性材料是指具有两种或者两种以上铁性的材料q其中铁性是指铁龟性（ferroelectricity铁磁性（足rrom篇gnetim）以及铁弾性（ferroelasticity）»多铁性材料除了具备本身的铁性外，还具有两种铁性的交叉耦合性能，如磁电、磁介电等性能，是一种具有新性能也具有多功能性的新材料。
这些特殊性能在新型传感器、换能器以及能量采集器等器件上具有潜在的应用［,^L 2022年，多铁性材料被评为（Science^杂志预测的2022年世界最值得关注的7大热点研究领域，近年来，多铁性材料的研究【2』山句已经逐渐成为当前国际材料科学领域的热点之一。
其中，具有铁电性和铁磁性的磁电复合材料受到人们越来越多的关注"」气它多样化的成份与结构以及很显著的磁电耦合性能促进了新型电子器件的开辟卩吼在自然界中惟独少数单相化合物具有多铁效应，且化合物的Curie温度和N6el温度通常远低于室温.早期科研人员花费巨大的精力去合成単相多铁材料，但结果都不够理想，因这人们开始倾向于采用复合的方法来获取磁电材料。
磁电复合材料是将铁电材料与铁磁材料经各种方法复合形成的一种新型多铁性材料点与大多数单相磁电材料相比，磁电复合材料在室温下就具有磁电構合效应且磁租转换系数较大。
因此.采用复合方式获得磁电效应受到众多研究者的重视“七基于磁电复合材料的室温磁电性能，它在微波信号传输、换能器、宽频段磁探測、磁传感器、存储器等领域具有潜在的应用卩皿％随者磁电复合材料的逐渐发展，人们的研究重点从前期的理论预測、简单体系的制备和磁电性能研究［以及刀方面逐渐延伸到复杂体系的制备以及器件开辟区応咫（比如能量采集器、换能器）等方面，各个尺度下的磁电复合材料及其器件正在得到充分的发展°磁电效应是指材料在外加破场作用下产生电极化或者占材料在外加电场作用下产生破化的现象〔列.对于磴电复合14料来讲，磁电效应可认为是压电效应和磁致伸墙效应“乘税”的体现，可義示为，观峥制讐成心峥烏譬 ------------------------------------------------ X1-1)将压电相和压磁相以一定的方式复合就可以得到较理想的磁电效应卩5■询.1.11压电效应圧电效应(piezoelectric eflect) M J. Curie 和P. Curic 兄弟于1880 年在a 石英晶体上首先发现的。
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald126该文采用固相反应法制备了1-xBi 0.85La 0.15FeO 3-xCoFe 2O 4，系列复合样品。
并对每批样品的物相结构、磁性能、介电性能以及部分样品的铁电性进行了研究。
复合样品中没有杂相出现，说明两相间没有发生反应，随着铁磁相逐渐增多，铁磁相的峰逐渐增强，磁特性逐渐增大。
且复合系列样品，在x=0.1时，能观测到很好的P -E曲线，饱和极化强度P s 和剩余极化强度Pr 都比单相的Bi 0.8La 0.2Fe O 3要大，介电常数ε随着x的增加而减小。
多铁性材料是一种同时具有铁电、铁磁以及铁弹中两者或是两者以上之间能够发生耦合的多功能材料，同时也包括反铁磁性和反铁电性等。
在该材料中，铁电和铁磁之间的耦合作用使得电场控制磁数据存储或磁场控制铁电数据存储成为可能[1-10]。
近些年，多铁的研究在材料界里是一个非常活跃的课题[11]。
将压磁和压电两相按照合适的组合能够产生理想的ME特性。
单相材料低的M E 耦合系数，以及磁电耦合只能在低温尤其是制冷温度范围内起作用，这就使得单相材料在实际应用中非常具有局限性。
由于实际生活的这些需要，就促使了我们对复合材料的探索。
制作陶瓷复合材料的主要优势是制作过程简单，成本低廉，而且容易控制相与相之间的摩尔比、颗粒大小以及密度。
主要问题是在烧结过程中应防止铁电相和铁磁相之间发生反应，导致弱的电特性。
在本文中，我们采用固相法制备了1-xBi 0.85L a 0.15Fe O 3-x Co Fe 2O 4,系列复合样品，并对此系列复合样品的结构、磁性能、介电性能和铁电性能性能进行了研究。
1 样品的制备过程本文主要选取了几种氧化物F e 2O 3(99%),Bi 2O 3(99%),L a 2O 3(98%),称量前先在600o C干燥5h),Co 2O 3(99%),Cu O (99%),MnO 2(85%),ZnO 2(99%)为原料，先制备出铁电相的B L F O系列样品和铁磁相得CoFe 2O 4,CuFe 2O 4,Zn 0.6Mn 0.4Fe 2O 4系列样品。
多铁磁电复合材料—功能材料领域的闪亮新星张荣芬;郭凯鑫;邓朝勇【摘要】在功能材料研究领域,人工复合的多铁磁电材料因具有室温环境下特殊的磁电性能——铁电有序和铁磁有序共存及“磁-力-电”转换特性(磁电耦合效应),在磁传感器、换能器、微波器件、存储器等方面有着十分诱人的实用价值与应用前景.本文在回顾多铁磁电复合材料背景知识的基础上,重点介绍磁电复合材料磁电耦合机理、设计原理、制备方法与研究现状、理论分析方法与磁电效应表征方法相关内容,最后总结、展望多铁磁电复合材料未来研究中的一些重要问题.【期刊名称】《贵州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(032)005【总页数】7页(P49-54,65)【关键词】多铁磁电复合材料;磁电效应;磁电复合薄膜,功能材料【作者】张荣芬;郭凯鑫;邓朝勇【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院,贵州省电子功能复合材料特色重点实验室,贵州贵阳550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州省电子功能复合材料特色重点实验室,贵州贵阳550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州省电子功能复合材料特色重点实验室,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TM282今天，信息技术飞速发展，使得能源、环境及生产等对材料性能的集成或多样化提出了更高的要求。
功能材料(multifunctional materials)因此得到了快速发展，各种新型功能材料不断问世，制备工具与工艺技术也日新月异，在能源、通讯、航天航空、军事等领域发挥着越来越重要的作用。
其中，多铁性(multiferroic)磁电复合材料除了同时具有室温铁电性和铁磁性以外，还具有特殊的磁电效应(magnetoelectric effect，简称为ME effect)，因此可以极大地拓展其应用范围，在磁场探测器、电磁调谐微波器件、多态存储器以及一些磁、力、电三重响应的多功能器件领域展现了独特的魅力与应用前景，在短短的10 多年里得到人们的广泛研究与关注，逐渐成为一颗耀眼的明星［1，2］。
材料磁电效应的研究及应用摘要：磁电材料具有独特的磁电效应，能实现磁场与电场的相互转换，在磁电传感器、磁记录和微波器件等领域具有广泛的应用前景。
本文阐述了磁电效应的产生机理及其研究历史，重点介绍了磁电复合材料的分类及相应的制备方法和研究状况。
文章最后简述了磁电材料的几个主要应用方向。
关键词：磁电效应；磁电材料；复合材料；铁电；铁磁Research and Application of Magnetoelectric effectAbstract:With a unique magnetoelectric effect, magnetoelectric material can achieve the mutual transformation between magnetic and electric fields, which has extensive applications in the field of magnetic sensors, magnetic recording and microwave devices.In this paper, the basic mechanism of the magnetoelectric effect and its research history were illustrated. The classification of magnetoelectric composites, the corresponding preparation methods and its research status were emphatically introduced. Finally, several main application directions of magnetoelectric material were sketched briefly.Keywords: ：magnetoelectric effect；magnetoelectric Materials；composites；ferroelectric; ferromagnetic1引言作为新材料研究领域的核心，具有力、热、电、磁、声、光等特殊性能的功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用。
