10% Gd 与 Ti 共掺杂 BiFeO$_3$：一种有前景的多铁材料

在本研究中，我们合成了未掺杂的 BiFeO$_3$、Gd 掺杂的 Bi$_{0.9}$Gd$_{0.1}$FeO$_3$ 以及 Gd-Ti 共掺杂的 Bi$_{0.9}$Gd$_{0.1}$Fe$_{1-x}$Ti$_x$O$_3$ (x = 0.10, 0.20) 材料，以报告其多铁性质。使用 Rietveld 精修对这些多铁陶瓷进行了结构分析和物相鉴定。Rietveld 分析证实，与所研究的其他成分相比，10% Gd-Ti 共掺杂的 Bi$_{0.9}$Gd$_{0.1}$Fe$_{0.9}$Ti$_{0.1}$O$_3$ 样品具有很高的相纯度。该特定成分的主相为菱方 \textit{R3c} 型结构 (wt% $>99\%$)，仅含极少量的杂质相。在表征方面，我们通过施加比以往研究报告中所施加的更高磁场，探讨了该共掺杂陶瓷系统的磁性质。还研究了温度和最大施加磁场对其磁化行为的影响。此外，测量了漏电流密度以探讨其对这种多铁系统铁电性质的影响。本研究的结果表明，在 BiFeO$_3$ 中分别用 10% 的 Gd 和 Ti 替代 Bi 和 Fe，可显著增强其多铁性质。该特定成分改善的性质与均匀减小的晶粒尺寸、杂质相的显著抑制以及漏电流密度的降低有关，这一点进一步被极化与电场磁滞回线测量所证实。