1. 研究目的与意义（文献综述）

随着现代科技的发展进步，对多功能器件的要求越来越迫切，同时具备铁电性和铁磁性的多铁性材料逐渐成为科研工作者重点关注的对象。多铁材料是指同一个相中包含两种或两种以上铁的基本性能的材料。多铁材料中的磁电耦合效应，有可能成为自旋电子学突破瓶颈的关键，同时在信息储存、计算等方面还可能实现超高速读写，具有重要的研究意义。随着信息产业的发展，对铁性材料（铁电、铁磁）的研究受到广泛的关注。从高压的角度对多铁材料的合成和相关性能在压力下的调控做进一步的探索，成为我们选择的研究方向。

在压力作用下，物质的体积收缩，同时其自由能改变，这时高压物质会发生结构形态的改变：液态的物质会凝固结晶；非晶态物质其晶化规律可能改变；晶体可能发生晶体结构或电子结构上的变化；高压下，半导体、绝缘体乃至分子固体氢可能成为金属态，这统称为高压相变。高压作为一种典型的极端物理条件，具有许多独特的作用。高压可以改变物质内部原子间的距离，原子的电子结构等，从而有效地改变材料的物理、化学、力学等性质。高压实验技术的应用将成为物质科学原始创新的重要源泉，对新材料的设计合成制备产生了重大的影响。例如随着高压物理学在材料科学研究中的深入，高压在新型多铁材料的合成和物性方面的研究也逐渐崭露头角。通过外加压力能够合成新型铁电材料和多铁材料，使高压合成技术与多铁性材料的物理性质研究结合日趋紧密。高温高压技术，为合成新型多铁材料提供了新的试验基础；同时高压原位测量技术的发展，也为深入研究各类铁性材料的内部机理提供了新的方法和途径。通过外加压力合成多个新的铁性材料体系，研究高压下新的物理现象，钙钛矿铁磁性材料中的负磁化现象就是其中之一。

负磁化效应，最初在有机复合材料中获得，但直到近年来才在一些钙钛矿陶瓷材料中出现。负磁化效应是指在对样品测直流低磁场下磁化强度随温度的变化曲线，磁矩出现沿背景磁场的负方向排列。在多铁陶瓷材料研究过程中发现，利用高压技术合成的一些bi系钙钛矿陶瓷材料会出现负磁化现象。2009年由vijayanandhini等人在高压合成的bi₂fecro₆、la₂fecro₆样品中观测到负磁化现象，在外加磁场为0.1t的条件下，温度为~164k （bi₂fecro₆）和~109k（la₂fecro₆）时，样品的磁化率由正值变为负值。在2010年，由mandal高压合成的bi₂femno₆样品中，同样观测到负磁化现象，同时发现其负磁化相变温度点随着背景磁场的增加而向着低温方向移动，并最终消失。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容和目标：

在多铁陶瓷材料研究中发现双层钙钛矿材料会出现负磁化现象。负磁化效应，又称为磁化反转效应，即材料的磁矩与外加磁场的方向排列相反，磁化强度呈负值。具有负磁化效应的材料，通过改变磁场大小，能够在正磁化强度和负磁化强度之间互相转化，同时还可再生，并不断重复使用。因此可用作磁存储器件或开关器件，有着极大的前景。选取双层钙钛矿bi₂femno₆陶瓷材料作为研究对象，研究负磁化效应产生的机理，对深入理解材料的自旋结构与磁性竞争之间的联系有着非常重要的科学价值和意义。主要研究内容包括以下三点：

（1）陶瓷材料的制备方法，固相反应法实验步骤：

3. 研究计划与安排

3月12日~3月20日：与指导教师沟通并修改开题报告，确认设计中的步骤及技术要求细节。

3月20日~4月5日：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；

4月5日~4月20日：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] eerenstein w., mathur n., scottj. multierroic and magnetoelectric materials[j]. nature, 2006, 442(7104):759-765

[2] n. ntallis, k.g. efthimiadis, magnetizationreversal mechanisms under oblique magnetic fields[j], j. magn. magn. mater., 2017,425:12-19

[3] j. f. scott, applications ofmodern ferroelectrics[j]. science, 2007, 315: 954-959