Gd掺杂的多铁性陶瓷BiFeO_多铁性材料

图4 Bi_1-xGd_xFeO₃陶瓷样品的矫顽力随掺杂量变化

图4为室温下Bi_1-xGd_xFeO₃陶瓷矫顽力随掺杂量的变化。由图知，各掺杂样品均出现了较大的矫顽力。由于纯的BiFeO₃陶瓷中的矫顽力极小，因此可以认为，大的矫顽力的出现可能是由于稀土离子掺杂所引起的；同时，当稀土离子含量增大时，矫顽力明显增大，也似乎说明矫顽力的主要贡献来自于稀土离子掺杂。而据Cagigas等^[11]报道Bi_1-xLa_xFeO₃系列样品也具有较大的矫顽力，但La³⁺并无磁性，似乎矫顽力的增大与稀土离子本身的磁性无直接关系。因此，我们认为矫顽力增大可能是由于掺杂引起的BiFeO₃晶体结构畸变所致。Gd的掺入，导致一定数量的Fe-O-Fe之间的键长和键角发生变化，虽然这些变化引起的各向异性变化不大，但在这个低对称性的体系中很难被忽略，因此对于Bi_1-xGd_xFeO₃陶瓷其大的矫顽力主要由Gd掺杂导致的结构畸变所致。

4 结 论

使用快速升温与退火法制备了Bi_1-xGd_xFeO₃（x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2）陶瓷样品，通过XRD图谱发现，掺杂体系在x=0.15附近经历了由三角钙钛矿结构向正交钙钛矿结构的转变，此结构转变在Raman图谱中亦有所反映；通过磁性能测试，发现掺杂大大提高了Bi_1-xGd_xFeO₃陶瓷的铁磁性，这是由于Gd的掺杂影响了BiFeO₃陶瓷特有的自旋螺旋反铁磁结构所致；最后，我们认为Bi_1-xGd_xFeO₃陶瓷中大的H_C可能是由掺杂引起的结构畸变所致。

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Structural and magneticproperties in multiferroic ceramics Bi_1-xGd_xFeO₃ (x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)

Zhou Tong, Shujuan Yuan,Yiming Cao, Hui Xie, Fenfen Chang, Shixun Cao

Physics Department of Shanghai University, Shanghai 200444

Single-phaseBi_1-xGd_xFeO₃ multiferroic ceramics have beensynthesized by the solid state reaction method to study the influence of Gd substitutionon their crystal structure and magnetic behavior. X-ray diffraction and Raman scattering spectra analysis showed that the structure of Gd dopedBiFeO₃ was transformed from rhombohedral lattice to orthorhombic by increasingx. Doping with Gd also enhances the ferromagneticmoment, due to the broken cycloid spin structure caused by the distortion inthe crystalline structure. The magnetocrystalline anisotropy contributed by Gddoping gave rise to a large coercivity in Bi_1-xGd_xFeO₃ with an orthorhombicstructure.

Key words: BiFeO₃，Multiferroics，Doping

PACC: 7590，7870C，8120L

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