中文摘要：

多铁材料由于不但具备单一的铁电性和铁磁性等性能，而且通过铁电性和铁磁性的耦合协同作用能产生一些新的功能，大大拓宽多铁材料的应用范围，因而受到广泛关注。本项目拟采用传统固相反应法，制备磁性元素Fe、Co和Ni掺杂的Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷。通过调整掺杂元素的掺杂浓度，掺杂位置，掺杂方式，工艺条件和后退火气氛等制备参数，期望获得同时具有满意铁电性、良好室温铁磁性和室温磁电耦合效应的多铁材料；结合穆斯堡尔谱、EXAFS和XPS等技术研究磁性掺杂原子在Bi3.15Nd0.85Ti3O12中的实际价态和占位分布，揭示磁性元素掺杂Bi3.15Nd0.85Ti3O12体系的磁性起源，并初步探索磁性元素掺杂对Bi3.15Nd0.85Ti3O12多铁性能影响的内在机理。该项目的实施将丰富多铁材料的相关物理机制，为开发新型单相多铁材料奠定实验和理论基础。

结论摘要：

多铁材料不但具有单一的铁电性和铁磁性，铁电性和铁磁性之间的耦合协同作用还能产生一些新的功能，大大拓宽多铁材料的应用范围，因而受到广泛关注。本项目采用传统固相反应法，制备了磁性元素Fe、Co 和Ni 掺杂的Bi3.15Nd0.85Ti3O12 （BNT）陶瓷。在项目的实施过程中，发现磁性元素的掺杂，确实为铁电BNT陶瓷引入了室温的铁磁性,并在部分样品中，测到了较强的磁电耦合。大量的重复性实验表明，就掺杂位置而言，B位磁掺杂比A位磁掺杂更能提升材料的室温磁性；就掺杂方式而言，与单掺磁性元素样品相比，在磁性元素B位共掺杂的BNT陶瓷样品中，不仅可以测到增强的多铁性，还能测到较大的磁电容值。X射线光电子能谱的分析表明，三价磁性离子进入铁电基体后，由于铁电材料中不可避免的氧空位的存在，会有部分磁性离子由三价变为二价。在电场作用下，部分电子跳跃于不同价态磁性离子间。这种电子的跳跃，在有外加磁场的情况下更加容易发生，因此产生了观测到的磁电容效应。我们的研究结果表明，磁掺杂BNT样品，同时具有室温的铁电性、铁磁性和磁电耦合效应，达到了既定的研究目标。