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单相BiFeO3基多铁陶瓷的结构、铁磁、铁电及压电性质研究
单相BiFeO3基多铁陶瓷的结构、铁磁、铁电及压电性质研究
摘要：
多铁材料由于其独特的结构与性能，在电子器件、传感器、磁存储等领域具有广泛的应用前景。本文以BiFeO3为例，综述了其结构、铁磁、铁电及压电性质的研究进展。首先介绍了BiFeO3的晶体结构和晶格参量，明确了其属于R3c空间群。其次探讨了BiFeO3的铁磁性质，包括铁磁相的起源、磁性相间转变的机制以及外加磁场对其磁性的影响。然后重点讨论了BiFeO3的铁电性质，总结了其热稳定性、电场响应性能以及磁电耦合效应。最后，探讨了BiFeO3材料的压电性能和与铁电性的关系，阐述了压电机制及其应用前景。
关键词：BiFeO3，多铁材料，结构，铁磁性，铁电性，压电性
1.引言
多铁材料是指同时具有铁磁和铁电性质的材料，其具有铁磁铁电耦合效应，在信息存储、传感器、电子器件等领域具有重要的应用价值。BiFeO3是一种典型的多铁材料，由于其较高的居里温度、良好的铁电性能和优越的压电性能，成为多铁材料研究的热点之一。本文将综述BiFeO3的结构、铁磁性、铁电性及压电性质的研究进展，并探讨其应用前景。
2.BiFeO3的结构
BiFeO3的晶体结构属于R3c空间群，具有六角晶系。其晶胞参数为a=5.577Å，c=13.863Å。BiFeO3的晶格结构由两个层状结构组成，其中铁氧八面体层与钡钛矿结构的三氧八面体层交替排列。BiFeO3的结构中存在较强的金属离子偏移和极性离子配位导致的四极子耦合作用，从而使其呈现出铁电性质。
3.BiFeO3的铁磁性质
BiFeO3的铁磁相是由于Fe3+离子的自旋排列导致的。在较低的温度下，BiFeO3的铁磁相和铁电相可以共存，称为多相共存状态。随着温度的升高，铁磁相逐渐消失，直到失掉铁磁性。外加磁场可以改变BiFeO3的磁性相间转变温度，同时也可以影响其磁矩的大小和排列方式。
4.BiFeO3的铁电性质
BiFeO3是一种具有较高居里温度的铁电材料，居里温度约为1103K。它具有良好的电场响应性能，可以通过外加电场调控其铁电极化强度和方向。BiFeO3的铁电性质与其晶体结构及离子偏移密切相关，铁电极化是由离子偏移引起的。
5.BiFeO3的压电性质
BiFeO3材料还具有优越的压电性能，可以产生压电效应。其压电性能与铁电性质有密切关系，压电效应主要是通过压电相变和压电效应促使铁电极化发生变化。BiFeO3的压电性能受到外界应力和压电相变温度的影响，压电机制主要是由晶格变形引起的。
6.结论
本文综述了BiFeO3的结构、铁磁性、铁电性及压电性质的研究进展。BiFeO3具有较高的居里温度，良好的铁电性能和优越的压电性能，是研究多铁材料的重要代表之一。随着对BiFeO3性质的深入研究，其在信息存储、传感器等领域的应用前景将进一步拓展。
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