1. 研究目的与意义（文献综述）

目的及意义：

铁酸铋（bifeo₃）作为目前唯一的室温多铁性材料受到广泛的关注。多铁性材料（multiferroic）在一定温度范围内同时具有两种或两种以上铁性体特征，它这种基于电荷-自旋的磁电共存特性及其耦合现象，使其在信息存储、自旋电子器件等领域有着重要的应用前景。磁电效应有着广泛的应用，尤其是在信息储存方面磁电效应具有更为潜在的应用；当磁化强度和电极化强度与材料的极化矢量相互联系起来，这就给我们提供了多种信息储存手段；如果再结合其它各种调控手段的优势，就有可能开发出全新的信息功能器件，并且推动各种闪存内存芯片或者硬盘存储器件的发展。所以对于bifeo3的研究最近几年出现指数性增长，而且这股热潮还会持续十年以上。在基础物理方面，钙钛矿结构bifeo3材料中的铁电性与磁性对d-轨道电子组态的“不兼容性”与竞争机制，也是长期以来研究的重点。在理论方面，bifeo3中的孤对电子模型取得了一定的突破，但对于材料中的电荷有序与轨道电子有序，晶体结构、磁结构及其相互作用关系的研究仍有待深入。

bifeo₃结构，最早是由michel等人在1969年对bfo单晶样品进行x射线衍射分析和对bifeo₃多晶粉末样品采用中子衍射分析给出的。bifeo₃在室温下为扭曲的菱方钙钛矿结构，空间群属于r-3c，是通过两个变形的钙钛矿单元顶对顶的方式沿（111）的方向排列构建而成，相邻两个氧八面体分别沿顺时针方向和逆时针方向旋转。从磁性与晶体对称性的关系来考虑，低对称结构的bfo中允许铁磁性的出现。利用高分辨粉末中子衍射技术，sosnowska等人发现，bifeo₃的室温磁结构在g型反铁磁基础上还存在一个长周期自旋螺旋调制结构。由于螺旋磁结构使整体磁矩相互抵消，使宏观磁测量中无法观测到净磁矩现象。想应用bifeo₃材料中的铁磁性，必须打破其空间调制螺旋磁结构。此外，ederer等的研究中认为，螺旋式磁结构会因为外应力或增强的各向异性而受到抑制，从而使磁性增强。从微观结构来看，其磁性起源也可能来源于反对称的自旋耦合所导致的磁性子晶格倾斜，即dzyaloshinskii-moriya（dm）相互作用，这种相互作用是交换相互作用和自旋轨道耦合共同作用的结果。

2. 研究的基本内容与方案

研究设计的基本内容、目标：

1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于3篇，完成开题报告。

2、学习使用固相合成法，高压烧结等陶瓷材料的合成方法，完成高压烧结bifeo₃陶瓷的实验。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需背景知识和实验技能，确定实验方案，完成开题报告。

第4－7周：学习实验方法，完成样品制备工作。选择合适的测试项目进行测试。

第8－9周：学习数据分析软件。完成对测试结果的数据处理和基本分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] [1]a. g. gavriliuk, v. v. struzhkin, i. s.lyubutin, and i. a. troyan. equation of state andstructural transition at high hydrostatic pressures in the bifeo₃ crystal[j]. jetplett,2007,86(3):197-201.

[2] [2]i.s. lyubutin, a.g.gavriliuk, v.v. struzhkin. high-spin–low-spin transition and the sequence ofthe phase transformations in the bifeo₃ crystal at high pressures[j]. jetp lett,2008,88(8):524-530.

[3] [3]o.e. gonzacute;alez-vacute;azquezand jorge acute;in#732;iguez. pressure-induced structural, electronic, and magnetice#64256;ects in bifeo₃ [j]. phys. rev.b,2008(77).