【摘要】：多鐵性材料受到越來(lái)越多的關(guān)注,不僅是因?yàn)樗麄兺瑫r(shí)具有兩種母相成分(鐵電性與鐵磁性)的特性,而且由于鐵電相與鐵磁相的相互作用,產(chǎn)生應(yīng)用更為廣泛的附加功能。許多無(wú)鉛磁電(ME)材料正是因其顯著的磁電耦合效應(yīng)而被廣泛應(yīng)用于環(huán)境友好型多功能器件,當(dāng)一個(gè)外加磁場(chǎng)作用于某個(gè)磁電復(fù)合材料時(shí),鐵磁相的急劇磁致伸縮發(fā)生改變,材料的張應(yīng)力向壓電相傳播,導(dǎo)致電極化的產(chǎn)生。由于技術(shù)上的可實(shí)現(xiàn)性,早前在高于室溫的條件下,在磁電復(fù)合材料中發(fā)現(xiàn)了磁電效應(yīng),近年來(lái)在各式各樣不同的磁電復(fù)合材料體系中做了諸多研究,而其中多鐵性薄膜材料在發(fā)展基于鐵電—鐵磁性的、高集成度的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及微機(jī)電系統(tǒng)中具有潛在應(yīng)用前景。本論文結(jié)合溶膠-凝膠法(Sol-Gel)和快速熱處理法(RT)前后分別制備Ba0.8Ca0.2Zr0.05Ti0.95O3(BCZT)鐵電薄膜、Ni0.9Zn0.1Fe2O4(NZF)鐵磁薄膜和BCZT/NZF復(fù)合薄膜,探索制備單相鐵電薄膜和鐵磁薄膜的最優(yōu)工藝條件后,制備2-2型結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜,并對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。首先,制備BCZT薄膜,隨后分別研究了退火溫度、退火時(shí)間以及薄膜厚度對(duì)薄膜物相織構(gòu)、電學(xué)性能和表面形貌等的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)薄膜的退火溫度為700℃、膜層厚度為4層且退火時(shí)間為11min時(shí),薄膜的結(jié)晶性良好且晶粒尺寸均勻,表面粗糙度很小僅為Rq=2.33nm,薄膜也表現(xiàn)出良好的鐵電性。其次,制備了NZF薄膜,分別研究了不同退火溫度和退火時(shí)間對(duì)NZF薄膜的物相織構(gòu)、表面形貌、鐵磁性能和漏電性的影響。結(jié)果表明:膜層厚度為4層的NZF薄膜在退火溫度為600℃,退火時(shí)間為600s時(shí),薄膜表現(xiàn)出了良好的鐵磁性能。最后,制備了BCZT/NZF復(fù)合薄膜,對(duì)其物相織構(gòu)、表面形貌、鐵電性、鐵磁性以及磁電耦合效應(yīng)進(jìn)行了表征。得到的復(fù)合薄膜結(jié)晶性良好,晶粒尺寸均勻且表面粗糙度較低;由于鐵磁層分壓以及晶格失配現(xiàn)象的存在,相比于單相BCZT鐵電薄膜和單相NZF鐵磁薄膜,BCZT-NZF復(fù)合薄膜的鐵電性能及鐵磁性能均略有減弱;利用磁電耦合測(cè)試組合裝置測(cè)試了復(fù)合薄膜的磁電耦合系數(shù),磁電耦合系數(shù)E?大小為39.4mv/cm-1Oe-1。
【圖文】：

圖 1 多鐵材料和鐵性材料相互作用示意圖[22]復(fù)合材料解決了許多單相磁電材料不能克服的缺點(diǎn)，具有其磁電效應(yīng)也不再受到尼爾溫度/居里溫度的限制，因此、信號(hào)傳感、磁/電信號(hào)檢測(cè)等均為磁電效應(yīng)的物理應(yīng)用的應(yīng)用及研究在信息產(chǎn)業(yè)上具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，它和磁化強(qiáng)度等）被很好地聯(lián)系起來(lái)，這為用不同手段在存了可行途徑，而在進(jìn)一步統(tǒng)籌各類調(diào)控手段的優(yōu)勢(shì)的前提供了可能性[23]。膜的研究進(jìn)展用與自旋電子學(xué)的飛速發(fā)展，多鐵性現(xiàn)象引發(fā)研究者們的

高能激光光子將能量直接傳給被蒸發(fā)的原子，因而激光蒸發(fā)發(fā)法的粒子能量一般顯著高于其它的蒸發(fā)方法。溶膠-凝膠法（sol-gel）：首先通過(guò)將原料與溶劑和催化劑混合，使得原料在液相狀態(tài)下發(fā)生反應(yīng)，，并經(jīng)過(guò)水解和縮合反應(yīng)，得到所需的溶膠。隨后將所得溶膠在恒溫下陳化一段時(shí)間（溶液濃度、不同物質(zhì)、不同陳化溫度等等均會(huì)對(duì)此產(chǎn)生影響），此過(guò)膠粒聚合過(guò)程中，溶劑失去流動(dòng)性，從而形成凝膠（即制備薄膜所需的前驅(qū)體）。之后利用勻膠機(jī)將凝膠沉積在襯底表面，并利用快速熱處理（RT）進(jìn)行退火結(jié)晶，即可得到所制備的薄膜。此法的優(yōu)點(diǎn)在于可在很短的時(shí)間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，易于均勻定量地參雜，合成溫度較低。1.3.2 復(fù)合薄膜的模型按照連通型結(jié)構(gòu)，磁電復(fù)合薄膜又可分為 0-3 顆粒復(fù)合、2-2 疊層結(jié)構(gòu)、1-3 柱狀結(jié)構(gòu)，如圖 1.2 所示[25]。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2543243