YIG磁介电效应及铁磁共振测量研究

发布时间：2020-06-11 23:43

【摘要】：本文基于前人的研究,探寻一种能够在室温、低场的条件下,研究磁电效应的方法。首先,通过金属有机分解法制备高质量的钇铁石榴石(YIG),再将其与30wt%石蜡混合做成标准的圆环样品,测量样品在0.5～10GHz微波频段的电磁特性。通过在与微波传播方向垂直和水平的方向上分别增加静磁场,测量随着偏置磁场增加样品的电磁特性的改变。实验结果可见:样品的磁谱出现明显的铁磁共振峰,介电常数发生的偏移。通过数据分析,可计算出样品的磁介电效应系数,从中能够清楚的看到样品在磁介电系数的幅值会随着外加磁场的增加而增大,并且会在铁磁共振频率处达到最值。相比于垂直加磁场方法,水平加磁场可以观测到更加明显的现象。讨论分析实验结果:由于制备的YIG纯度高,样品中没有Fe2+,可以排除Fe2+-Fe3+偶极子对磁介电效应的影响;定性推测当铁磁共振发生时,原子周围磁矩的进动会产生涡旋磁场,根据电磁感应定律,此涡旋磁场会产生一个时变的电场,而感应的电场又改变了中心原子的偏振特性,从而影响介电常数。当铁磁共振时,进动幅度最大,因此磁介电系数在铁磁共振频率处测得最大值。铁磁共振现象作为铁磁性材料的重要特征,不仅可用于研究材料的磁介电系数,对自旋电子学相关材料和器件的研究也具有基础物理意义。本论文的第二部分为短路微带线铁磁共振测量系统的研究。该系统包括短路微带线夹具、高斯计、螺线管、矢量网络分析仪、电流源和程控计算机。程控计算机控制矢量网络分析仪给短路微带线提供单频的信号源,并控制电流源输出稳定的电流给螺线管,使得螺线管内部中间区域产生均匀稳定的磁场。改变样品水平方向的磁场大小,程控计算机读取反射回来的微波信号S11,并画出S参数和磁场的关系曲线图,通过对曲线图进行数据处理,得到磁性薄膜样品的共振线宽、旋磁比以及朗德因子。本测量系统使用了 LabVIEW编程开发,实现了良好的数据采集、数据处理、人机交互,是研究磁性材料的铁磁共振现象的有力工具。
【图文】：

／或铁磁响应；（３）它们的磁电耦合常数对于实际应用来说太低ｔＷ。为了解决这逡逑些问题，科学家另辟蹊径，，将铁磁性材料和铁电性材料复合成双层材料，利用铁逡逑磁性的磁致伸缩效应和铁电性的压电效应，实现层间的机械传递［１２］，如图１－３所逡逑／ＪＮ邋ｏ逡逑２逡逑▲逡逑ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ逦Ｊ逡逑丨邋ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ邋＼ＳＥＺ邋／逡逑图１－３复合材料由一个磁致伸缩体和一个压电层组成［１３］逡逑３逡逑

／或铁磁响应；（３）它们的磁电耦合常数对于实际应用来说太低ｔＷ。为了解决这逡逑些问题，科学家另辟蹊径，将铁磁性材料和铁电性材料复合成双层材料，利用铁逡逑磁性的磁致伸缩效应和铁电性的压电效应，实现层间的机械传递［１２］，如图１－３所逡逑／ＪＮ邋ｏ逡逑２逡逑▲逡逑ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ逦Ｊ逡逑丨邋ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ邋＼ＳＥＺ邋／逡逑图１－３复合材料由一个磁致伸缩体和一个压电层组成［１３］逡逑３逡逑
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O482.5

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘园;王翔;朱杰;黄润生;唐东明;;Structure dependence of magnetic properties in yttrium iron garnet by metal-organic decomposition method[J];Chinese Physics B;2017年05期

2 梁琼崇;赵敏;;基于VNA的铁磁共振参数测量方法研究[J];电子产品可靠性与环境试验;2015年03期

3 陈宏波;周毅;李有泉;;单相多铁性材料中静态与动态磁电效应研究新进展[J];物理学进展;2013年04期

4 顾文娟;潘靖;杜薇;胡经国;;铁磁共振法测磁各向异性[J];物理学报;2011年05期

5 赵才军;蒋全兴;景莘慧;何鹏;;同轴线测量材料电磁参数的改进NRW传输/反射法[J];测控技术;2009年11期

6 段纯刚;;磁电效应研究进展[J];物理学进展;2009年03期

7 王克锋;刘俊明;王雨;;单相多铁性材料——极化和磁性序参量的耦合与调控[J];科学通报;2008年10期

8 吴杰;赵锐;;固体介质电磁参数自动测试系统[J];国外电子测量技术;2006年04期

9 景莘慧,蒋全兴;基于同轴线的传输/反射法测量射频材料的电磁参数[J];宇航学报;2005年05期

10 魏群;螺线管磁场分布特征[J];长春工业大学学报(自然科学版);2003年03期

相关博士学位论文 前1条

1 冯正;变频铁磁共振系统的搭建和Pt自旋霍尔角的测量研究[D];南京大学;2013年

相关硕士学位论文 前3条

1 骆俊百;共面波导测试磁性薄膜微波磁性能[D];电子科技大学;2014年

2 艾明哲;短路微带线法测量磁性薄膜材料的复磁导率[D];电子科技大学;2013年

3 钱晨;基于同轴线法的射频材料介电参数测试研究[D];南昌大学;2011年

本文编号：2708658