研究目的
研究通过球磨和退火制备的分散于α-Fe2O3基体中的Bi2Fe4O9-BiFeO3多铁复合材料的复介电和阻抗谱特性,并探索其在高频应用中作为电荷存储器件的适用性。
研究成果
该复合材料具有增强的介电性能,表现为巨大的介电常数和低损耗,适用于高温电容器和射频应用。电子跳跃和氧空位在导电过程中起关键作用。核壳结构促成了所观察到的效应,为改进多铁性器件提供了基础。
研究不足
该研究仅限于特定的复合体系,可能无法推广至其他多铁性材料。实验条件(如退火温度)固定,变化可能影响结果。核壳结构的精确尺寸和界面效应为推断所得,但未进行精确量化。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用高能球磨与可控退火工艺制备α-Fe2O3基体中的Bi2Fe4O9-BiFeO3复合体系,通过复阻抗谱与介电测量分析电学性能,利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及穆斯堡尔谱进行结构表征。
2:样品选择与数据来源:
以1:3摩尔比的实验室级Bi2O3和Fe2O3为起始原料,样品包括球磨混合物、球磨退火复合体系(BMA)以及用于对比的固态反应法制备纯相Bi2Fe4O9。
3:实验设备与材料清单:
设备包含不锈钢球高能球磨机、压片液压机、X射线衍射仪(Inel 2000配备Cu Kα辐射源)、穆斯堡尔谱仪(Wissel公司57Co放射源)及Alpha分析仪(Novocontrol GmbH用于介电测量)。材料为Bi2O3、Fe2O3及球磨用异丙醇溶剂。
4:Fe2O3及球磨用异丙醇溶剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:氧化物在异丙醇中球磨4小时并经历加热-冷却循环,研磨粉末压制成片后于1073K和1123K烧结并进行间歇研磨,对样品进行XRD、TEM、穆斯堡尔谱及介电/阻抗测试。
5:数据分析方法:
采用阿伦尼乌斯图、科尔-科尔图、模量分析及Jonscher幂律定律拟合介电与阻抗谱以获取导电性参数,由此推导激活能与弛豫时间。
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获取完整内容-
X-Ray Diffractometer
Inel 2000
Inel
Phase analysis of samples using X-ray diffraction with Cu Kα source.
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M?ssbauer Spectrometer
Wissel
Local structural and magnetic property analysis using transmission geometry with 57Co source.
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Alpha Analyzer
Novocontrol GmbH
Dielectric and impedance spectroscopic measurements.
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Ball Mill
High-energy milling of oxide powders using stainless steel balls in isopropanol medium.
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Hydraulic Press
Pressing milled powder into pellets for sintering.
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