本文關(guān)鍵詞： 多鐵薄膜 層狀鈣鈦礦 磁電耦合 溶膠-凝膠法 回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度　出處：《青島大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本論文設(shè)想把磁性基團(tuán)BiFeO_3、YFe O3或BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3插入到層狀鈣鈦礦型鐵電體Bi_4Ti_3O_(12)基質(zhì)中,以期合成室溫單相磁電多鐵性材料。用溶膠-凝膠工藝在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上成功制備了單相的層狀鈣鈦礦型Bi_4Ti_3O_(12)-nBiFeO_3(n=0.5、1.0、1.5)、Bi_4Ti_3O_(12)-YFeO_3和Bi_4Ti_3O_(12)-BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3多鐵薄膜,研究了室溫下薄膜的鐵電、介電、磁性和磁介電性能。為獲取薄膜中鐵電疇結(jié)構(gòu)和極化翻轉(zhuǎn)信息,還研究了Bi_4Ti_3O_(12)-nBiFeO_3(n=0.5、1.0)和Bi_4Ti_3O_(12)-YFeO_3薄膜的回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度。主要結(jié)果和結(jié)論如下:1、室溫下層狀鈣鈦礦型Bi_4Ti_3O_(12)-nBiFeO_3(n=0.5、1.0、1.5)薄膜具有良好的鐵電性,隨被插入磁性單元BiFeO_3層數(shù)增加,薄膜的弱鐵磁性如期增強(qiáng)。Bi_4Ti_3O_(12)-BiFeO_3薄膜呈顯著的室溫磁介電效應(yīng),在外磁場(chǎng)0.45 T和測(cè)試頻率100 kHz時(shí),其磁介電耦合系數(shù)MDC值達(dá)3.5%。在高頻強(qiáng)電場(chǎng)下,Bi_4Ti_3O_(12)-BiFeO_3薄膜的回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度關(guān)系為A∝f-0.05Eo1.26,與Bi_4Ti_3O_(12)-0.5BiFeO_3薄膜相比,該薄膜的回線面積對(duì)頻率和外場(chǎng)幅值的依賴性更弱,其鐵電性能更穩(wěn)定。2、制備了室溫下鐵電性和弱鐵磁性共存的層狀鈣鈦礦型Bi_4Ti_3O_(12)-YFe O3薄膜,其剩余極化2Pr與飽和磁化強(qiáng)度Ms分別為53.62mC/cm2和0.50 emu/cm3。當(dāng)外加電場(chǎng)幅值在10-30 kV/cm范圍時(shí),Bi_4Ti_3O_(12)-YFeO_3薄膜依次存在著歐姆導(dǎo)電、空間電荷限制電流和陷阱填充導(dǎo)電三種導(dǎo)電機(jī)制。3、制備了有一定c軸擇優(yōu)取向的層狀鈣鈦礦型Bi_4Ti_3O_(12)-BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3多鐵薄膜,其剩余極化2Pr與飽和磁化強(qiáng)度Ms分別為20mC/cm2和4.3 emu/cm3。該Ms值遠(yuǎn)高于上述Bi_4Ti_3O_(12)-Bi Fe O3薄膜的Ms值0.45 emu/cm3。在0.45 T/100 kHz下,Bi_4Ti_3O_(12)-BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3薄膜的磁介電MDC絕對(duì)值達(dá)3.1%。該MDC值略低于上述Bi_4Ti_3O_(12)-BiFeO_3薄膜的MDC值3.5%,這是因?yàn)镃o離子部分取代Fe離子抑制了Bi_4Ti_3O_(12)-BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3薄膜中Fe2+的生成,Fe2+與Fe3+形成局域偶極子隨之減少。
[Abstract]:In this paper, the magnetic group BiFeO_3 is proposed. YFe O3 or BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3 is inserted into the layered perovskite-type ferroelectrics Bis _ 4Ti _ 3O _ s _ 12) matrix. The single-phase layered perovskite BiSZ _ 4Ti _ 3O _ s _ (12) was successfully prepared on Pt/Ti/SiO2/Si substrate by sol-gel process with a view to synthesizing single-phase magnetoelectric polyferroelectric materials at room temperature. -nBiFeO _ 3 / 0. 5. 1. 1. 5). Bi_4Ti_3O_(12)-YFeO_3 and Bi_4Ti_3O_(12)-BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3 thin films. The ferroelectric, dielectric, magnetic and magnetic dielectric properties of the films at room temperature were studied. Bi_4Ti_3O_(12)-nBiFeO_3(n=0.5 was also studied. The main results and conclusions are as follows: 1: 1. At room temperature, the layered perovskite type BiSZ _ 4Ti _ 3O _ O _ 1 _ 12 _ n _ BiFeO _ 3 _ T _ 3N _ 3 / T _ 3 / T _ 2 thin films have good ferroelectric properties. With the increase of the number of BiFeO_3 layers, the weak ferromagnetism of the thin films increases as scheduled. When the external magnetic field is 0. 45T and the test frequency is 100 kHz, the magnetic dielectric coupling coefficient (MDC) is up to 3. 5 in high frequency and strong electric field. The dynamic scaling relationship of Bi_4Ti_3O_(12)-BiFeO_3 films is a f -0.05Eo 1.26. Compared with the Bi_4Ti_3O_(12)-0.5BiFeO_3 film, the loop area of the film is less dependent on the frequency and the amplitude of the external field, and the ferroelectric properties of the film are more stable than that of the Bi_4Ti_3O_(12)-0.5BiFeO_3 film. Layered perovskite-type Bi_4Ti_3O_(12)-YFe O3 thin films with both ferroelectric and weak ferromagnetic properties were prepared at room temperature. The residual polarization 2pr and saturation magnetization Ms are 53.62mC / cm ~ 2 and 0.50 emu / cm ~ 3, respectively. When the applied electric field amplitude is in the range of 10-30 kV/cm. The Bi_4Ti_3O_(12)-YFeO_3 thin films have ohmic conduction, space charge limiting current and trap filled conduction in turn. 3. 3. Layered perovskite-type Bi_4Ti_3O_(12)-BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3 polyiron thin films with c-axis preferred orientation were prepared. The residual polarization 2pr and saturation magnetization Ms are 20mC / cm ~ 2 and 4.3 emu / cm ~ 3, respectively. The Ms value of Bi Fe O 3 thin films is 0.45 emu / cm 3. At 0.45 T / 100 kHz. Bi4Ti3OS _ _ _. The absolute magnetic dielectric MDC value of the O _ 3 thin film is 3.1. The MDC value is slightly lower than the MDC value of the Bi_4Ti_3O_(12)-BiFeO_3 film mentioned above 3.5%. This is because Co ions partially replace Fe ions to inhibit the formation of Fe2 in Bi_4Ti_3O_(12)-BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3 films. The formation of local dipoles by Fe2 and Fe3 decreased.
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM221;TB383.2

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本文編號(hào)：1445058