元素配比对BiFeO3反应烧结相变影响的高温X射线衍射研究

作     者：程国峰 阮音捷 孙玥 尹晗迪 解其云 CHENG Guo-Feng;RUAN Yin-Jie;SUN Yue;YIN Han-Di;XIE Qi-Yun

作者机构：中国科学院上海硅酸盐研究所无机材料分析测试中心上海200050 南京邮电大学电子科学与技术系南京210023 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2019年第34卷第10期

页      面：1035-1040页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(51202280) 上海市无机非金属材料分析测试专业技术服务平台(14DZ2292900)~~ 

主　　题：铁酸铋 元素配比 反应烧结 结构相变 高温X射线衍射 

摘      要：多铁性材料BiFeO3样品中Bi25FeO39、Bi2Fe4O9等杂相的存在增加了漏电流,影响了对其磁电耦合机制与调控的深入研究,然而纯相BiFeO3陶瓷的制备一直是材料合成中的难点,其中一个主要原因是对其相变规律的认识还不充分。本研究采用高温原位X射线衍射技术(HT-XRD)及Rietveld精修定量的方法,并结合高温拉曼光谱技术(HT-Raman),系统地研究了不同配比(1:1,1.03:1,1.05:1)Bi2O3/Fe2O3在相同升温速率和保温时间下的反应烧结相变过程,以及降温时反应产物的热力学稳定性,同时利用背散射电子衍射(EBSD)技术定性研究了降温冷却后烧结产物的物相分布。结果表明:Bi2O3必须经历结构相变(斜方–立方)才能与Fe2O3反应生成BiFeO3,当Bi过量时,BiFeO3、Bi2Fe4O9、Bi25FeO39三元产物在降温过程中处于热力学不稳定状态,能有效抑制杂相的生成,促进BiFeO3相生成,且Bi2O3/Fe2O3在配比为1.03:1时相的纯度最高。结合本课题组前期研究结果,发现Bi过量以及快速升降温是提高BiFeO3陶瓷相纯度的有效手段。本研究结果可为制备纯相BiFeO3基陶瓷提供实验依据。