多铁性材料B位掺杂改性研究(3)
多铁性材料可分为两大类，类型I和类型II。第一个对应于在磁有序温度（TC或TN铁（反铁）磁的）以上出现的自发极化（TC铁电）的化合物，如BiFeO3。相反，对于第二类（也称为“异常”铁电体），极化在低于或在磁有序温度时开始发生。虽然这些类型II的多铁性材料相比于类型I的铁电体展现出较小的极化（P）的值，但是磁化（M）和P间的磁电耦合值高得多。这一类研究的最多的材料，包括锰酸盐RMnO3（R = Tb and Dy）和铁酸盐GdFeO3。
3 多铁性材料BiFeO3简介
在迄今为止研究的所有多铁性材料中，表现出铁电和反铁磁性（AFM）共存的BiFeO3受到极大的关注，因为它有潜力成为室温下磁电耦合应用的主要候选之一由于其高的铁电居里温度（TC〜1103 K）和反铁磁（AFM）的Néel 点（TN〜647 K）。正是6S轨道（孤电子对）上有两个电子的铋离子在它周围的氧从中心对称位置离开并引起铁电的。这些材料中的铁电和磁化有序与不同的离子相关联，因此它们之间的耦合弱。此外，相比许多标准的铁电和铁磁，两者的自发极化和饱和磁化强度都低得令人失望。
3.1 BiFeO3结构
虽然大量的铁磁体材料已经被发现，但能在实际中应用的却很少。BiFeO3作为铁磁电材料中最为典型的，由于在室温下同时具有铁电性和磁性而引起科学家极大的关注[12]。
1969年，Michel等[13]人采用X射线衍射(XRD)确定了BiFe03单晶样品的结构，同时利用中子衍射分析了多晶样品。分析结果表明：BiFeO3 是空间群为R3c的扭曲的三方钙钛矿结构。这种菱形结构是沿着（111） 方向进行拉伸从而偏离理想的立方结构。根据Sosnowska等[14,15]报道,其晶格常数为a=b=c=5.63 Å，α=β=γ=59.4°