多铁性材料CaMn7O12的烧结与电输运性研究-厦门大学学报自然.DOC

doi: 10.6043/j.issn.0438-0479.201611022 FeV2O4多晶块材的磁电效应与输运特性 黄思俞1*，王宗篪1，郑冬梅1，王宇航2 （1 三明学院机电工程学院，福建 三明 365004；2 清华大学，北京 100084） 摘要：交、直流电输运特性制备的FeV2O4多晶块材低温（6 K）时FeV2O4多晶的极化强度达到141.8 μC/m2，外加磁场后自发极化强度受到压制，表明样品具有较强的磁电效应最大磁阻%）出现在亚铁磁转变温度TN1相变点（110 K）处。结合交流阻抗谱辅助等效回路分析法，对测量数据进行拟合。结果显示FeV2O4多晶块材的直流和交流输运特性都符合Mott的(VRH)机制，其能带是近似于原子能级的窄带。关键词：FeV2O4多晶块材; 尖晶石结构; 磁电效应; 交流阻抗谱 中图分类号：O 469 文献标志码：A 某些材料的同一个相中铁性，铁电性铁磁性和铁弹性[1-2]。若其中铁磁性和铁电性相互耦合磁化强度M表征介质磁学性质电极化强度P介电性质之间存在耦合作用这种效应被称作磁电效应magnetoelectric effect）[3-6]。可以用来传感信号，检磁电场等。磁电效应新一代的信息功能器件。 FeV2O4是含有自由度的尖晶石材料[7-9]，晶格、A位离子自旋、轨道及B位离子自旋、轨道自由度FeV2O4具有较强的磁电效应 [10-12]Katsufuji等[13]FeV2O4的研究FeV2O4在较低温时有3个结构相变：相变点TSca）相变；2）在110 K时出现第二个相变点TN1由高温四方相（HT）转变为正交相晶格与磁和电三者存在耦合，结构相变结构相变造成载流子退局域化相应磁阻效应相变点TN由正交相转变为低温四方（ca）相，晶格与磁和电三者耦合。测量FeV2O4多晶块材电性质晶界、间隙及电极影响较大，TN1、TN2相变时，材料存在磁和电荷有序，电子的散射可能会自旋和极化排除这些非本征因素影响，分析FeV2O4晶粒身的电输运特性[]。本工作采用固相烧结法[15-17]制备FeV2O4多晶块材扫描电子显微镜（SEM）的FeV2O4多晶的FeV2O4多晶的1 实验方法 FeV2O4多晶块材的制备固相烧结法FeV2O4多晶块材FeV2O4化学式的比称量FeFe2O3、V2O3（纯度均为99.99%），充分研磨直径10 mm的压将压制好的样品圆片放入石英管里，另放个铁片防止样品发生氧化真空度抽至.0×10-5 Pa后密封石英管。烧制温度1050 ℃，时间36烧时升温和降温的速率10 ℃/min，反应化学方程式为： Fe+ Fe2O3+ 3V2O3= 3FeV2O4 1.2 样品的表征 利用荷兰帕纳科公司的XPert PRO X射线衍射仪进行θ-2θ扫描15°~93°，步长0.02°，分析FeV2O4多晶的物相；扫描电子显微镜（SEM）FeV2O4多晶块材的；Keithley 6517A数字电流表热释电流步骤如下：在样品两端加40 kV /m的静电场/min的速率6 K时，撤掉静电场样品两端短路1 hKeithley 6517A电流表以/min的速率对样品升温，电流表；Keithley Model 2400有源数字表进行直流输运测量；Novocontrol交流阻抗分析仪进行交流输运测量[]；美国Quantum Design公司的综合物性测量仪（PPMS）测量FeV2O4多晶的M-T）曲线[18]。2 结果与讨论2.1 物相与结构的表征 FeV2O4多晶的XRD谱中FeV2O4的衍射峰，说明制备的样品是纯净的FeV2O4 图1 FeV2O4多晶样品的XRD图 Fig. 1 XRD spectroscopy of FeV2O4 polycrystalline sampleAB2O4分子式来表示尖晶石结构的化学式，按照阳离子分布的尖晶石结构可分为两种类型正尖晶石结构和反尖晶石结构。(A2+)[B23+]O4正尖晶石结构中阳离子的排布构型，其中小括号表示A位氧四面体AO4的中心方括号分别表示B位氧八面体BO6中心[]。图是FeV2O4多晶样品断面种不同放大倍率的SEM图颗粒大小在到几个微米，样品，结晶颗粒的晶面和菱角平整说明制备的FeV2O4多晶块材质量较好[1]。 图 FeV2O4多晶块材的SEM图 Fig. SEM images of FeV2O4 polycrystalline sample 2.2 铁电和磁电效应 利用热释电方法测量FeV2O4多晶样品的铁电极化，图。不加磁场和加1 T磁场的铁电饱和极化强度PS）在最低温度6 K时分别为Ps(0T)=14 μC/m2和Ps(1T) =109. μC/m2，说明样品具有较大的自发极化强度[]，外加磁场后低温的饱和极化强