BCT/CFO无铅磁电复合薄膜的制备及性能研究
发布时间：2023-05-04 05:30
磁电复合薄膜不仅具有铁磁性和铁电性,而且还具有磁电耦合效应,在存储器、磁电器件等领域拥有广泛的应用前景。目前磁电复合薄膜的铁电相主要采用含铅的铁电材料,由于铅基材料存在严重的环境污染问题,这直接制约了磁电复合薄膜的实际应用。本文采用溶胶-凝胶法,制备了Ba0.9Ca0.1TiO3 (BCT)铁电薄膜、CoFe2O4(CF 0)铁磁薄膜和2-2型BCT/CFO无铅磁电复合薄膜,研究了制备工艺对复合薄膜铁电、铁磁和磁电耦合性能的影响。本文首先采用溶胶-凝胶法制备了BCT粉体,XRD结果表明：700℃退火时,粉体由BCT主相组成,无第二相存在。在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了BCT薄膜,研究了不同退火工艺处理下薄膜相结构、形貌和性能变化,结果表明：在三种不同的退火工艺条件下,薄膜均由BCT纯相组成。和另外两种退火条件相比较,在完全退火条件下,薄膜的结晶程度较高、表面较为致密、薄膜和衬底的界面更清晰。铁电性能测试表明,在完全退火条件下, BCT薄膜具有较大的剩余极化强度(Pr=10.78uC/cm2)和较低的矫顽场(Ec=94.86kV/cm),同时具有较高的介电常数(ε=338)和较...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 磁电复合材料概述
1.2.1 磁电复合材料研究历史
1.2.2 磁电效应机理及影响因素
1.3 磁电复合薄膜
1.3.1 磁电复合薄膜结构类型
1.4 磁电复合薄膜的制备方法
1.4.1 脉冲激光沉积法
1.4.2 磁控溅射法
1.4.3 分子束外延法
1.4.4 金属有机物化学气相沉积法
1.4.5 溶胶-凝胶法
1.5 无铅磁电复合薄膜
1.5.1 钛酸铋钠(NBT)基磁电复合薄膜
1.5.2 铌酸钾钠(KNN)基磁电复合薄膜
1.5.3 铁酸铋BiFeO3(BFO)基磁电复合薄膜
1.5.4 钛酸钡BaTiO3基磁电复合薄膜
1.5.5 铁酸钴CoFe2O4材料简介
1.5.6 (Ba1-xCax)TiO3铁电材料
1.6 本文研究目的与内容
第二章 BCT粉体的制备及性能表征
2.1 实验过程
2.1.1 实验原料
2.1.2 BCT溶胶及粉体制备
2.2 BCT粉体的性能表征
2.3 结果与分析
2.3.1 BCT粉体TG-DSC分析
2.3.2 BCT粉体的FTIR分析
2.3.3 BCT粉体的XRD分析
2.3.4 BCT粉体的TEM分析
2.4 本章小结
第三章 BCT薄膜制备与性能探究
3.1 BCT薄膜制备
3.1.1 引言
3.1.2 实验材料及仪器设备
3.1.3 溶胶制备
3.1.4 薄膜旋涂
3.1.5 不同退火工艺下的BCT薄膜制备
3.1.6 薄膜电极制备
3.2 性能表征及结果分析
3.2.1 BCT薄膜XRD分析
3.2.2 BCT薄膜表面形貌分析
3.2.3 BCT薄膜断面形貌分析
3.2.4 BCT薄膜原子力形貌分析
3.2.5 BCT薄膜铁电性能分析
3.2.6 BCT薄膜介电性能分析
3.3 本章小结
第四章 CFO薄膜制备与性能表征
4.1 引言
4.2 实验材料及仪器设备
4.3 CFO粉体制备
4.3.1 柠檬酸法制备CFO粉体
4.3.2 乙酸法制备CFO粉体
4.4 CFO薄膜的制备
4.4.1 衬底的清洗
4.4.2 旋涂薄膜
4.5 CFO粉体与薄膜的性能表征
4.6 实验结果分析
4.6.1 CFO粉体的差热与热重分析
4.6.2 CFO粉体的X射线衍射分析
4.6.3 CFO薄膜的X射线衍射分析
4.6.4 CFO薄膜的表面形貌分析
4.6.5 CFO薄膜的断面形貌分析
4.6.6 CFO薄膜的原子力形貌分析
4.6.7 CFO薄膜的铁磁性能分析
4.7 本章小结
第五章 磁电复合薄膜的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 磁电复合薄膜的制备
5.2.1 溶胶的制备
5.2.2 薄膜的制备
5.2.3 薄膜的热处理
5.3 BCT/CFO磁电复合薄膜的性能表征
5.3.1 物相表征
5.3.2 扫描电镜显微形貌表征
5.3.3 扫描探针显微镜显微形貌表征
5.3.4 铁电性能表征
5.3.5 铁磁性能表征
5.3.6 XPS表征
5.3.7 磁电性能的表征
5.4 结果与分析
5.4.1 磁电复合薄膜的X射线衍射分析
5.4.2 磁电复合薄膜的表面形貌分析
5.4.3 磁电复合薄膜的断面形貌分析
5.4.4 磁电复合薄膜的原子力形貌分析
5.4.5 磁电复合薄膜的铁电性能分析
5.4.6 磁电复合薄膜的磁性能分析
5.4.7 磁电复合薄膜两相界面扩散分析
5.4.8 磁电复合薄膜的磁电耦合性能分析
5.5 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
本文编号：3808047
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 磁电复合材料概述
1.2.1 磁电复合材料研究历史
1.2.2 磁电效应机理及影响因素
1.3 磁电复合薄膜
1.3.1 磁电复合薄膜结构类型
1.4 磁电复合薄膜的制备方法
1.4.1 脉冲激光沉积法
1.4.2 磁控溅射法
1.4.3 分子束外延法
1.4.4 金属有机物化学气相沉积法
1.4.5 溶胶-凝胶法
1.5 无铅磁电复合薄膜
1.5.1 钛酸铋钠(NBT)基磁电复合薄膜
1.5.2 铌酸钾钠(KNN)基磁电复合薄膜
1.5.3 铁酸铋BiFeO3(BFO)基磁电复合薄膜
1.5.4 钛酸钡BaTiO3基磁电复合薄膜
1.5.5 铁酸钴CoFe2O4材料简介
1.5.6 (Ba1-xCax)TiO3铁电材料
1.6 本文研究目的与内容
第二章 BCT粉体的制备及性能表征
2.1 实验过程
2.1.1 实验原料
2.1.2 BCT溶胶及粉体制备
2.2 BCT粉体的性能表征
2.3 结果与分析
2.3.1 BCT粉体TG-DSC分析
2.3.2 BCT粉体的FTIR分析
2.3.3 BCT粉体的XRD分析
2.3.4 BCT粉体的TEM分析
2.4 本章小结
第三章 BCT薄膜制备与性能探究
3.1 BCT薄膜制备
3.1.1 引言
3.1.2 实验材料及仪器设备
3.1.3 溶胶制备
3.1.4 薄膜旋涂
3.1.5 不同退火工艺下的BCT薄膜制备
3.1.6 薄膜电极制备
3.2 性能表征及结果分析
3.2.1 BCT薄膜XRD分析
3.2.2 BCT薄膜表面形貌分析
3.2.3 BCT薄膜断面形貌分析
3.2.4 BCT薄膜原子力形貌分析
3.2.5 BCT薄膜铁电性能分析
3.2.6 BCT薄膜介电性能分析
3.3 本章小结
第四章 CFO薄膜制备与性能表征
4.1 引言
4.2 实验材料及仪器设备
4.3 CFO粉体制备
4.3.1 柠檬酸法制备CFO粉体
4.3.2 乙酸法制备CFO粉体
4.4 CFO薄膜的制备
4.4.1 衬底的清洗
4.4.2 旋涂薄膜
4.5 CFO粉体与薄膜的性能表征
4.6 实验结果分析
4.6.1 CFO粉体的差热与热重分析
4.6.2 CFO粉体的X射线衍射分析
4.6.3 CFO薄膜的X射线衍射分析
4.6.4 CFO薄膜的表面形貌分析
4.6.5 CFO薄膜的断面形貌分析
4.6.6 CFO薄膜的原子力形貌分析
4.6.7 CFO薄膜的铁磁性能分析
4.7 本章小结
第五章 磁电复合薄膜的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 磁电复合薄膜的制备
5.2.1 溶胶的制备
5.2.2 薄膜的制备
5.2.3 薄膜的热处理
5.3 BCT/CFO磁电复合薄膜的性能表征
5.3.1 物相表征
5.3.2 扫描电镜显微形貌表征
5.3.3 扫描探针显微镜显微形貌表征
5.3.4 铁电性能表征
5.3.5 铁磁性能表征
5.3.6 XPS表征
5.3.7 磁电性能的表征
5.4 结果与分析
5.4.1 磁电复合薄膜的X射线衍射分析
5.4.2 磁电复合薄膜的表面形貌分析
5.4.3 磁电复合薄膜的断面形貌分析
5.4.4 磁电复合薄膜的原子力形貌分析
5.4.5 磁电复合薄膜的铁电性能分析
5.4.6 磁电复合薄膜的磁性能分析
5.4.7 磁电复合薄膜两相界面扩散分析
5.4.8 磁电复合薄膜的磁电耦合性能分析
5.5 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
本文编号：3808047
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3808047.html
