铁酸铋

《铁酸铋》（BiFeO₃ ），属于多铁性（multiferroic）材料的一种，具有铁电性和反铁磁性，是当前多铁材料研究的热点之一。其铁电居里温度830 ℃，反铁磁奈尔温度370℃，因此在室温下具有多铁性，其具有广阔的应用前景。

铁酸铋详细介绍

《铁酸铋》（BiFeO₃ ），属于多铁性（multiferroic）材料的一种，具有铁电性和反铁磁性，是当前多铁材料研究的热点之一。其铁电居里温度830 ℃，反铁磁奈尔温度370℃，因此在室温下具有多铁性，其具有广阔的应用前景。

铁酸铋结构

单晶BiFeO3具有菱方钙钛矿结构，晶胞参数 a=b=c=5.63Å，α=β=γ=59.4°，属于R3c空间群。 室温下单胞菱形钙钛矿结构的BiFeO₃是由立方结构沿着方向拉伸而成。Bi离子相对Fe-O八面体发生位移，结构产生不均匀性，如图1所示。一般认为BiFeO₃具有8种结构相变。

铁酸铋性质

铁酸铋铁电性

一般来说ABO₃型钙钛矿结构的铁电性的主要来源于相变时B位的离子正电荷中心相对于氧八面体的中心发生了位移从而产生电偶极矩。BiFeO3结构中Bi的6S孤对电子与其6P空轨道或者O2-轨道进行杂化，而导致电子云的非对称中心扭曲是BiFeO₃产生铁电性的主要原因。室温下BiFeO₃沿菱方结构晶向(六方结构晶向)产生自发极化。理论上其铁电极化高于100uC/cm2，但是由于很难制备出纯的铁酸铋，其中存在二次相和各种缺陷，导致很难测出其真实的铁电极化，通常在铁酸铋陶瓷中测得的铁电极化只有几个uC/cm2。随着薄膜技术的发展，已经能够制备出外延的铁酸铋薄膜，测得的铁电极化和理论值十分接近（见Science的文章）。

铁酸铋反铁磁性

铁酸铋合成与制备

BiFeO3的合成与制备方法较多，总的来说可以分为物理法和化学法。物理法如蒸发法（电阻蒸发、电感蒸发、电子束蒸发等）溅射沉积法（磁控溅射等），化学法包括化学气相沉积法（CVD）、溶胶-凝胶法（sol-gel）、以及液相外延生长技术、金属有机溶解（MOD）、水热与溶剂热合成法。此外还有一些新的合成方法如电解合成法、场诱导化学合成法、仿生合成等广泛的应用在新的材料的制备中。