铜掺杂对铋铁氧体纳米纤维的结构、磁性和铁电性能的影响

《physica status solidi (b)–– basic solid state physics》：Influence of Copper Doping on Structural, Magnetic, and Ferroelectric Properties of Bismuth Ferrite Nanofibers

本研究通过电纺法合成Cu掺杂BiFeO3纳米纤维，分析其结构、磁性和铁电性能。XRD证实为 distorted rhombohedral-hexagonal perovskite结构，SEM显示掺杂后纤维直径减小，TEM表明高结晶性。XPS检测到Fe3+的存在，促进磁化。3% Cu掺杂时磁饱和达1.24 emu/g，极化率提升至0.059 μC/cm2，低温显示spin-glass行为，证实其作为多铁电存储器件的潜力。

　　

摘要

本研究探讨了铜（Cu）掺杂对通过静电纺丝技术制备的BiFeO₃（BFO）纳米纤维的结构、磁性和铁电性能的影响。X射线衍射图样的Rietveld精修确认了Cu掺杂BFO纳米纤维具有畸变的菱形-六方钙钛矿结构（空间群R $$）。场发射扫描电子显微镜成像显示，随着Cu掺杂量的增加，纳米纤维的直径减小。高分辨率透射电子显微镜观察到合成纳米纤维具有高度结晶性。X射线光电子能谱结果表明，Cu掺杂纤维中Fe³⁺氧化态的存在有利于磁化。BFO纳米纤维的磁性能随着铜（Cu）浓度的增加而改善，在Cu掺杂量为3%时达到最大值，此时磁饱和度为1.24?emu?g^?1。在低温下，零场冷却与场冷却磁化曲线之间的差异表明其具有自旋玻璃行为。铁电测量结果显示，Cu掺杂量为3%时极化强度增强，饱和极化为0.059?μC?cm^?2。这些发现表明，Cu掺杂的BFO纳米纤维是下一代多铁性存储器材料的有希望的候选者。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。