Bi1-xTbxFe1-yTMyO3-CoFe2O4（TM=Cr,Mn,Co）薄膜的制备及多铁性能研究

Bi1-xTbxFe1-yTMyO3-CoFe2O4（TM=Cr,Mn,Co）薄膜的制备及多铁性能研究Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4（TM=Cr,Mn,Co）薄膜的制备及多铁性能研究

摘要：多功能材料在科学研究和实际应用中具有重要的地位。本研究通过溶胶-凝胶法制备了Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4（TM=Cr,Mn,Co）复合薄膜，并对其多铁性能进行了研究。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDX）对样品的结构和形貌进行了表征。研究结果表明，Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4薄膜具有优异的晶体结构和较好的表面形貌。同时，研究了不同Bi、Tb、Fe和TM含量对薄膜性能的影响。通过霍尔效应测试，发现薄膜具有良好的电导率。此外，我们还对薄膜的磁滞回线进行了测量，并研究了Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4薄膜的多铁耦合效应。

关键词：多功能材料，溶胶-凝胶法，复合薄膜，X射线衍射，扫描电子显微镜，多铁性能，霍尔效应，磁滞回线，耦合效应

引言

多功能材料具有多种性能的协同作用，广泛应用于信息存储、传感器、生物医学和能源等领域。过渡金属离子掺杂铁基多铁体系因其独特的多铁性能而备受关注。BiFeO3(BFO)是一种具有多铁性能的材料，同时CoFe2O4(CFO)是一种具有磁性特性的材料。将BFO与CFO复合，可以实现在外电场作用下的电介质铁电性质以及磁性特性的共存。而稀土离子掺杂的过渡金属离子掺杂YW，更进一步调控了薄膜的电学和磁学性能，使其具有更好的应用前景。

实验方法

本研究采用溶胶-凝胶法制备了Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4（TM=Cr,Mn,Co）复合薄膜。首先，在一定比例的乙酸铋和铁（Ⅲ）丙酮酸铁（Ⅲ）的溶液中加入适量的乙酸镧，并搅拌均匀，得到初始溶胶。然后，将得到的溶胶沉淀在基底上，通过旋涂技术制备薄膜。最后，将样品放入高温炉中进行热处理，得到所需的复合薄膜。制备得到的薄膜进行了结构表征和性能测试。

结果与讨论

XRD分析显示，制备得到的Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4薄膜具有良好的晶体结构和较好的晶格匹配。SEM观察结果表明，薄膜表面平整光滑。EDX测试结果证实了复合薄膜的元素组成。通过调控Bi、Tb、Fe和TM的含量可以改变薄膜的性能。霍尔效应测试结果显示，薄膜具有良好的电导率。

磁性测试结果显示，Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4薄膜具有饱和磁化强度和矫顽力。磁滞回线的形状取决于不同Bi、Tb、Fe和TM的含量。多铁性能测试结果表明，所制备的Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4薄膜在外电场作用下表现出反铁电和磁性的共存。这种多铁性能使得薄膜在传感器和磁存储器上具有广泛的应用潜力。

结论

本研究采用溶胶-凝胶法成功制备了Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4（TM=Cr,Mn,Co）复合薄膜，并研究了其多铁性能。通过调控Bi、Tb、Fe和TM的含量，可以改变薄膜的结构和性能。研究结果表明，制备得到的薄膜具有优异的晶体结构和良好的表面形貌。薄膜具有良好的电导率和磁滞回线特性，并表现出反铁电性和磁性的共存。这些结果将为多功能材料的进一步研究和应用提供有价值的参考。

总之，通过溶胶-凝胶法成功制备的Bi1-xTbxFe1-yTMyO3/CoFe2O4（TM=Cr,Mn,Co）复合薄膜具有优异的晶体结构和表面形貌。调控Bi、Tb、Fe和TM的含量可以改变薄膜的性能，使其具有良好的电导率和磁滞回线特性。此外，研究结果还显