纳米尺寸对Bi2Fe4O9多铁性陶瓷磁电性能的影响

"这篇论文研究了纳米晶粒尺寸对铋铁氧体(Bi2Fe4O9)多铁性陶瓷磁性和铁电性质的影响。通过改良的Pechini法制备了不同晶粒尺寸（30-700纳米）的多晶Bi2Fe4O9陶瓷，并在650℃至900℃的不同温度下烧结。实验结果显示，磁性和铁电性能强烈依赖于晶粒尺寸。对于晶粒尺寸大于400纳米的样品，主要表现出反铁磁相互作用；而在晶粒尺寸小于160纳米的样品中，磁化曲线显示出反铁磁与顺磁成分叠加的现象。随着晶粒尺寸减小，奈尔温度(TN)下降。此外，与30纳米样品相比，较大晶粒尺寸的样品漏电流显著降低，并观察到了铁电滞回线，表明其具有更好的铁电性能。" 在这篇名为"Size effect on magnetic and ferroelectric properties in Bi2Fe4O9 multiferroic ceramics"的研究中，作者田召明、袁松柳等人探讨了晶粒尺寸对铋铁氧体多铁材料关键性质的调控作用。多铁材料因其同时具备磁性和铁电性的特性，在微电子和信息存储等领域有着广阔的应用前景。通过Pechini法合成的Bi2Fe4O9陶瓷，其磁性和铁电性能随晶粒尺寸变化而变化。 反铁磁性通常在较大的晶粒尺寸中占主导，但当晶粒尺寸减小到一定程度时，磁性行为变得复杂，出现反铁磁与顺磁的混合态。这可能是因为小晶粒间的边界效应导致了磁性相互作用的改变。奈尔温度的降低进一步证实了这一点，因为较小的晶粒尺寸会增加表面/界面能，影响相邻磁矩的排列，从而降低材料的反铁磁有序温度。 同时，铁电性质的变化也是关注的重点。随着晶粒尺寸的增大，样品的漏电流减少，意味着其电学稳定性得到提高，这对于实际应用中的器件来说是至关重要的。铁电滞回线的出现则表明这些大晶粒尺寸的样品具有良好的铁电记忆效应，能够用于数据存储。 这项工作揭示了纳米尺度下Bi2Fe4O9陶瓷的多铁性与晶粒尺寸之间的精细关系，为设计和优化多铁材料的性能提供了理论依据，也为纳米多铁材料的未来发展指明了方向。通过控制合成条件和晶粒尺寸，可以精确调制这类材料的磁性和铁电性能，以满足特定应用的需求。