BSTZ/NZFO磁电复合薄膜的制备及性能的研究
发布时间：2020-12-18 13:19
磁电复合材料不仅拥有铁磁性和铁电性,而且还拥有磁电耦合性能,在电子元器件、信息储存器、磁电传感器等领域具有巨大的应用前景。目前,被广泛使用的铅基磁电复合材料,因其会对环境以及人体产生危害,导致该类复合材料在实际的应用中受到了诸多限制。因此,迫切地需要对无铅磁电复合材料进行开发与研究。本文采用Sol-gel法结合旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出了 Sr和Zr掺杂的BaxSr1-xTi0.9Zr0.1O3铁电相薄膜（BSTZ）和Zn掺杂的Ni1-xZnxFe2O4铁磁相薄膜（NZFO）,并且通过改变沉积顺序制备了 NZFO/BSTZ无铅磁电复合薄膜和BSTZ/NZFO无铅磁电复合薄膜。同时,本文还系统研究了铁电薄膜、铁磁薄膜以及磁电复合薄膜的微观组织和性能。首先,本文采用Sol-gel法结合旋涂工艺制备了不同Sr和Zr掺杂量的无铅BSTZ薄膜。结果表明:700...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?２?１－３型磁电复合薄膜结构示意图??Ｆｉ１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｏｆ?１－３?ｔｅ?ｍａｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｏｍｏｓｉｔｅ?ｆｉｌｍ??
０－３型磁电复合薄膜材料是在磁电复合薄膜材料内部，铁磁相以颗粒形状分??布于铁电相中，当被作用于外加磁场或电场时，它们之间会发生相互作用，从而??产生磁电耦合效应。结构示意图如图１．１所示。例如，刘敬松［４２１等以乙二醇甲酿为??溶剂，采用溶液法在Ｐｔ／Ｔｉ／Ｓｉ０２／Ｓｉ基片上制备了铁电相和铁磁相共存的０－３型??卩１）丁丨０３－０＾６２０４磁电复合薄膜，晶化温度为７５０°（：，退火时间为２〇１１１丨１１。不过，??这类薄膜中的铁磁相极有可能因为扩散的缘故而连通在一起，导致薄膜整体产生??很大的漏电流，这会使得薄膜的磁电耦合效应急剧降低，所以此类薄膜很难在实际??中得到广泛的应用［４３］。??２??
?铁磁相．??图１．３不同沉积顺序的２－２型磁电复合薄膜结构示意图??Ｆｉｇ?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌａｙｅｒｅｄ?２－２?ｔｙｐｅ?ｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｆｉｌｍ??相对于０－３型磁电复合薄膜材料和１－３型磁电复合薄膜材料来说，在２－２型磁??电复合薄膜内部结构中，由于高电阻率的铁电层把低电阻的磁性层完全隔离开来，??因而很好地解决了漏电流问题，从而能够显著地提升磁电耦合效应［４６］。另外，２－２??型磁电复合薄膜的制备工艺也相对简单，这也使得２－２型磁电复合薄膜在实际中能??够得到广泛的应用［４７］。下面我们将分别介绍２－２型磁电复合薄膜材料中的铁电相??和铁磁相。??１．３．２铁电性及铁电薄膜材料??铁电材料是具有铁电效应的一类功能型材料。由于这类材料的内部正负??电荷中心不对称，在适当的温度范围内，材料内部可以形成一定电偶极矩；??同时，又因为晶体的高度重复性，使得在宏观条件下，即使没有外加电场也??能发生自发极化。自发极化是铁电材料的根本特性，是电滞回线产生的内在??原因。??１．铁电性的产生机理??对晶体材料来说
【参考文献】：
期刊论文
[1]BiFeO3/CoFe2O4薄膜的制备及多铁电性能研究[J]. 谈国强,乐忠威,夏傲,任慧君. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
[2]磁电复合材料的力学实验与理论研究进展[J]. 裴永茂,徐浩,于泽军,张宏龙. 固体力学学报. 2016(03)
[3]Molecular dynamic simulations of surface morphology and pulsed laser deposition growth of lithium niobate thin films on silicon substrate[J]. 刘悦,朱浩楠,裴子栋,孔勇发,许京军. Chinese Physics B. 2015(05)
[4]铁基超导体Fe1+yTe1-xSex中磁性的中子散射研究[J]. 李世超,甘远,王靖珲,冉柯静,温锦生. 物理学报. 2015(09)
[5]Ho掺杂对BiFeO3介电、铁磁性及磁电耦合效应的影响[J]. 马桂娟,宋桂林,苏健,张卉,常方高. 河南师范大学学报(自然科学版). 2014(04)
[6]多铁性磁电复合薄膜研究[J]. 郑仁奎,李晓光. 物理学进展. 2013(06)
[7]铁电相BiFeO3对多铁复合薄膜CoFe2O4-BiFeO3铁磁性能的影响[J]. 刘艳清,吴钰涵,张静,张永军. 复合材料学报. 2013(05)
[8]2-2型无铅磁电复合薄膜材料的研究现状及展望[J]. 石敏,钟家刚,白阳,许育东,王雷,苏海林. 材料导报. 2012(17)
[9]PbTiO3-CoFe2O4复合薄膜的溶液法制备及其微观结构研究[J]. 刘敬松,许有超,李涛,于技强. 人工晶体学报. 2011(02)
[10]磁控溅射法制备BiFeO3/CoFe2O4多铁性复合薄膜及其铁电铁磁性研究[J]. 于明泽,叶勤,邓检. 真空. 2010(01)
博士论文
[1]超磁致伸缩材料力磁耦合特性实验研究[D]. 赵沛.兰州大学 2012
[2]多重铁性复合材料的力、电、磁耦合机理及性能研究[D]. 路晓艳.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]Ba0.77Ca0.23TiO3铁电晶体生长及其性能研究[D]. 王奕程.山东大学 2013
本文编号：2924065
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?２?１－３型磁电复合薄膜结构示意图??Ｆｉ１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｏｆ?１－３?ｔｅ?ｍａｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｏｍｏｓｉｔｅ?ｆｉｌｍ??
０－３型磁电复合薄膜材料是在磁电复合薄膜材料内部，铁磁相以颗粒形状分??布于铁电相中，当被作用于外加磁场或电场时，它们之间会发生相互作用，从而??产生磁电耦合效应。结构示意图如图１．１所示。例如，刘敬松［４２１等以乙二醇甲酿为??溶剂，采用溶液法在Ｐｔ／Ｔｉ／Ｓｉ０２／Ｓｉ基片上制备了铁电相和铁磁相共存的０－３型??卩１）丁丨０３－０＾６２０４磁电复合薄膜，晶化温度为７５０°（：，退火时间为２〇１１１丨１１。不过，??这类薄膜中的铁磁相极有可能因为扩散的缘故而连通在一起，导致薄膜整体产生??很大的漏电流，这会使得薄膜的磁电耦合效应急剧降低，所以此类薄膜很难在实际??中得到广泛的应用［４３］。??２??
?铁磁相．??图１．３不同沉积顺序的２－２型磁电复合薄膜结构示意图??Ｆｉｇ?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌａｙｅｒｅｄ?２－２?ｔｙｐｅ?ｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｆｉｌｍ??相对于０－３型磁电复合薄膜材料和１－３型磁电复合薄膜材料来说，在２－２型磁??电复合薄膜内部结构中，由于高电阻率的铁电层把低电阻的磁性层完全隔离开来，??因而很好地解决了漏电流问题，从而能够显著地提升磁电耦合效应［４６］。另外，２－２??型磁电复合薄膜的制备工艺也相对简单，这也使得２－２型磁电复合薄膜在实际中能??够得到广泛的应用［４７］。下面我们将分别介绍２－２型磁电复合薄膜材料中的铁电相??和铁磁相。??１．３．２铁电性及铁电薄膜材料??铁电材料是具有铁电效应的一类功能型材料。由于这类材料的内部正负??电荷中心不对称，在适当的温度范围内，材料内部可以形成一定电偶极矩；??同时，又因为晶体的高度重复性，使得在宏观条件下，即使没有外加电场也??能发生自发极化。自发极化是铁电材料的根本特性，是电滞回线产生的内在??原因。??１．铁电性的产生机理??对晶体材料来说
【参考文献】：
期刊论文
[1]BiFeO3/CoFe2O4薄膜的制备及多铁电性能研究[J]. 谈国强,乐忠威,夏傲,任慧君. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
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[3]Molecular dynamic simulations of surface morphology and pulsed laser deposition growth of lithium niobate thin films on silicon substrate[J]. 刘悦,朱浩楠,裴子栋,孔勇发,许京军. Chinese Physics B. 2015(05)
[4]铁基超导体Fe1+yTe1-xSex中磁性的中子散射研究[J]. 李世超,甘远,王靖珲,冉柯静,温锦生. 物理学报. 2015(09)
[5]Ho掺杂对BiFeO3介电、铁磁性及磁电耦合效应的影响[J]. 马桂娟,宋桂林,苏健,张卉,常方高. 河南师范大学学报(自然科学版). 2014(04)
[6]多铁性磁电复合薄膜研究[J]. 郑仁奎,李晓光. 物理学进展. 2013(06)
[7]铁电相BiFeO3对多铁复合薄膜CoFe2O4-BiFeO3铁磁性能的影响[J]. 刘艳清,吴钰涵,张静,张永军. 复合材料学报. 2013(05)
[8]2-2型无铅磁电复合薄膜材料的研究现状及展望[J]. 石敏,钟家刚,白阳,许育东,王雷,苏海林. 材料导报. 2012(17)
[9]PbTiO3-CoFe2O4复合薄膜的溶液法制备及其微观结构研究[J]. 刘敬松,许有超,李涛,于技强. 人工晶体学报. 2011(02)
[10]磁控溅射法制备BiFeO3/CoFe2O4多铁性复合薄膜及其铁电铁磁性研究[J]. 于明泽,叶勤,邓检. 真空. 2010(01)
博士论文
[1]超磁致伸缩材料力磁耦合特性实验研究[D]. 赵沛.兰州大学 2012
[2]多重铁性复合材料的力、电、磁耦合机理及性能研究[D]. 路晓艳.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]Ba0.77Ca0.23TiO3铁电晶体生长及其性能研究[D]. 王奕程.山东大学 2013
本文编号：2924065
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