Ca掺杂对YBa_X射线衍射

为了考察样品结构特征的变化；同时，进一步验证上述分析，本文根据XRD实验数据进行了YCBFO样品的晶胞参数a、c和晶胞体积V的精修，精修结果见表1，其变化趋势由图4给出。本文的精修结果(表1)与文献[6]用最小平方精修的晶胞参数有很强的一致性。晶胞参数随掺杂Ca而单调减小，与我们分析的掺Ca²⁺导致氧含量减少的结论一致。细致的精修结果显示，晶胞参数a的减少是因为Fe(1)-O3及Fe(2)-O2键矩的缩短，而晶胞参数c的减少是系统内氧的减少所致。只有样品2的a值出现非常小的增加，这种反常现象出现的原因可能有两个方面：其一是制备的样品2可能有小的瑕疵；另一方面可能是仪器测量的误差引起的。

2.2 YCBFO的晶体表面形貌（SEM）

图5是YCBFO样品的扫描电镜图片，其中(a)-(d)分别是1-4号样品的SEM图。由该图的显微结构可知，在温度为1100℃时完全结晶，而且三轮烧结使总体上晶粒大小比较均匀，晶粒连接好，晶粒与晶粒之间结合得很紧密，因而宏观上样品的致密性很好，质地较硬，不易碎。

通过分析Ca掺杂量不同的YCBFO的显微结构如晶粒尺寸、致密性等差异，不仅可以给出Ca²⁺替代Y³⁺在YCBFO烧结过程中的作用，还可以更好地解释Ca掺杂对样品性能的影响。从图5可以看出，与没有掺Ca的1号样品YBFO相比X射线衍射，Ca掺杂量逐渐增加的2-4号样品的致密性依次减小，内部的孔洞和细缝逐渐增多，晶粒也逐渐减小。尤其是4号样品，晶粒明显变小，这种情况可能是由于用Ca(CH₃COO)₂作原料替代了部分Y₂O₃，在原料中C的含量增多，在热处理时，有更多的CO₂放出，起到了造孔的作用。

3 结论

本文成功采用湿化学法制备了YCBFO系列样品。通过对这个系列的化合物的XRD分析，发现掺入少量的Ca并不影响原来YBFO体系的结构，样品均具有P4/mmm空间群的四方晶系结构，对晶胞参数的精修结果表明：掺杂Ca进入YBFO体系使该体系的晶胞参数a、c减小，从而使体积v减小。导致晶胞参数减少的原因为，Ca进入Y层，此时Fe化合价不变，而YBFO体系中的氧含量减少，a随着Fe(1)-O3及Fe(2)-O2键矩的缩短而减小，而c随着系统中氧的减少而减少。从3轮烧结后的样品SEM图可知，晶体结晶良好，晶粒大小均一。

感谢：感谢中央高校专项基金对本课题的支持(SWJTU09ZT24)。

参考文献
[1]M. E. Massalami, A. Elzubair, H. Ibrahim, M. A. Rizgalla.Physica C, 183 (1991),143.
[2]Q. Huang, P. Karen, V. L. Karen, A. Kjekshus, J.W. Lynn, A. D. Mighell., N. Rosov, A. Santoro . Phys. Rev. B: Condens. Matter.,45 (1992),9611.
[3]Q. Huang, P. Karen, V. L. Karen, A. Kjekshus, J.W. Lynn, A. D. Mighell, I. Natali Sora, N. Rosov, A. Santoro. Phys. Rev. B, 49 (1994),3465.
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[5]A. K. Azad, A. K. M. Zakaria, F. U. Ahmed, S. K.Paranjpe, A. Das. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 214 (2000), 251.
[6]I. N. Sora, Q. Huang, J.W. Lynn, N. Rosov, P. Karen,A. Kjekshus, V. L. Karen, A. D. Mighell, A. Santoro. Phys. Rev. B: Condens.Matter., 1994, 49: 3465.
 

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