磁性材料插层法制备高温单相多铁铋层状氧化物

【作者】 王建林； 傅正平； 彭冉冉； 李林； 陆亚林；

【机构】 中国科学技术大学材料科学与工程系、量子信息与量子科技前沿协同创新中心； 合肥微尺度物质科学国家实验室； 国家同步辐射实验室；

【摘要】 自发的极化和自旋有序对d电子的要求是互斥的,其导致多铁材料的稀少性。近十年来,在高温单相多铁材料领域,铁酸铋（BiFeO₃,BFO）几乎是唯一的"明星"。在这个工作中,我们通过磁性材料插层的方法,在SrBi₄Ti₄O₁₅铁电母体材料中引入磁性离子,获得了同时具体铁电性和铁磁性的SrBisFe_0.5Co_0.5Ti₄O₁₈（SBFCT）多铁新材料。室温下,170 kV/cm测试电场时,SBFCT的剩余极化（2P_r）值为52.4μC/em²,铁电居里转变温度(T_CE)高达859 K;它的饱和磁化强度（M_S）达到5 emu/g,剩余磁化强度（M_r）值为1.12 emu/g,同时铁磁居里转变温度(T_CM)约为436 K。值得注意的是,我们用SBFCT样品观察到了磁电（ME）耦合效应,而且即使在100℃的高温下依然有可观的耦合信号输出。其在700 Oe的直流磁场下,磁电耦合系数达到³50 V·cm^-1·Oe^-1。这种磁电耦合效应不仅发生在非特定的转变温度附近,而且远离其他共振条件,体现了其本征特性。这种本征磁电耦合、高温单相多铁材料的实现,对于基础科学研究和多态存储、高灵敏度传感器以及自旋电子器件等领域有着潜在的应用价值。更多还原