【摘要】：多鐵性材料作為一種新型功能材料,具有兩種或兩種以上鐵性,其中鐵電(FE)和鐵磁(FM)之間的相互耦合作用,產(chǎn)生出新的磁電效應(yīng)(ME),迅速成為近年來的研究熱點(diǎn)。這種新型多鐵性磁電效應(yīng)材料為可調(diào)微波器件小型化設(shè)計(jì)和電磁波智能吸收設(shè)計(jì)提供了新的方法,在可調(diào)微波器件、電磁波吸收領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文以復(fù)合多鐵性材料2-2型多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)為研究對象,針對2-2型多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)中電場調(diào)控鐵磁共振頻率單一的限制,圍繞2-2型多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)鐵磁共振帶寬和共振頻率幅值開展了一系列的研究工作。論文系統(tǒng)的討論FeGaB單層連續(xù)薄膜、FeCoB/SiO_2/FeGaB三明治結(jié)構(gòu)、FeCo B-SiO_2納米顆粒膜與單晶壓電基底復(fù)合結(jié)構(gòu)的電場調(diào)控特性,提出了基于逆壓電效應(yīng)的磁應(yīng)力各向異性對磁性材料磁性能調(diào)控的機(jī)制,并在此基礎(chǔ)上,深入討論了應(yīng)力在三明治結(jié)構(gòu)和納米顆粒膜中的傳遞方式。同時(shí),本文還進(jìn)一步討論了單相多鐵性材料BiFeO_3的晶體結(jié)構(gòu)和宏觀磁性的變化,并提出了Y元素?fù)诫s導(dǎo)致螺旋自旋磁結(jié)構(gòu)被抑制,宏觀磁性增強(qiáng)這一調(diào)控機(jī)制。全文主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.提出了單層連續(xù)FeGaB薄膜與單晶壓電材料的2-2型多鐵異質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)。通過電場對FeGaB薄膜磁性能調(diào)控的設(shè)計(jì),利用壓電基底71°和109°鐵彈極化疇翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致的晶格畸變非易失性和可逆性,實(shí)現(xiàn)了在電場移除情況下多鐵異質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)仍保持部分調(diào)控性能,并在反向電場作用下回復(fù)到初始狀態(tài)的效果,進(jìn)一步降低了能耗。2.提出了三明治結(jié)構(gòu)FeCoB/SiO_2/FeGaB與單晶壓電材料復(fù)合2-2型多層多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)。針對目前電場對鐵磁共振頻率調(diào)控單一的現(xiàn)狀,利用FeCoB/SiO_2/FeGaB三明治結(jié)構(gòu)中不同薄膜層楊氏模量的差異,提出了電場調(diào)控多層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力傳遞方式,實(shí)現(xiàn)了電場對鐵磁共振帶寬的智能調(diào)控。3.提出了納米顆粒膜FeCoB-SiO_2納米顆粒膜與單晶壓電材料2-2型多鐵復(fù)合異質(zhì)結(jié)構(gòu)。針對電磁波吸收材料介電常數(shù)和磁導(dǎo)率不匹配的現(xiàn)狀,利用壓電基底在電場下應(yīng)變響應(yīng)方式,提出了電場調(diào)控納米顆粒膜的應(yīng)力傳遞方式,實(shí)現(xiàn)了在特定頻率下電場對納米顆粒膜鐵磁共振頻率幅值的調(diào)控,為調(diào)控電磁波吸收材料介電常數(shù)和磁導(dǎo)率提供新的方法。4.提出了Y元素?fù)诫s單相多鐵性材料BiFeO_3制備方法和宏觀磁性增強(qiáng)調(diào)控機(jī)制。根據(jù)Bi_(1-x)Y_xFeO_3晶格參數(shù)的變化,建立了BiFeO_3的晶體結(jié)構(gòu)與Y摻雜量的關(guān)系,并結(jié)合穆斯堡爾譜螺旋自旋磁結(jié)構(gòu)特性,得出了Y元素?fù)诫sBiFeO_3晶體內(nèi)原子超精細(xì)場的變化規(guī)律和螺旋自旋磁結(jié)構(gòu)的抑制,為增強(qiáng)BiFeO_3宏觀磁電耦合效應(yīng)提供了有效的方法。本文深入討論了電場對2-2型多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁性能的調(diào)控,實(shí)現(xiàn)了磁性材料非易失性和可逆性、鐵磁共振帶寬、鐵磁共振頻率幅值的電場調(diào)控,并且進(jìn)一步討論了Y元素?fù)诫sBiFeO_3的微波介電性和磁性變化機(jī)理,為多鐵性材料在可調(diào)微波器件和電磁波吸收方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),具有重要的意義。
【圖文】：

圖 1-1 物質(zhì)中常見的鐵性[2]多鐵性材料意味著多種鐵性共存，并且這些鐵性相互影響，，出現(xiàn)新的效很大的應(yīng)用價(jià)值[3]，如圖 1-2 所示。如壓電/反壓電效應(yīng)，是由鐵電和鐵彈耦合產(chǎn)生，為以力學(xué)和電學(xué)為基礎(chǔ)的傳感器提供了物理依據(jù)；壓磁/磁致

圖 1-2 各種鐵序之間的共存與相互作用[3]04 年左右《，Nature》和《Science》等國際頂級雜志先后發(fā)表了關(guān)于 T等為代表的單相多鐵性材料和以 BaTiO3-CoFe2O4等為代表的復(fù)合多文[4-6]，引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在材料領(lǐng)域頗具影響力的美
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB34

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳豐民;鐵電單晶鈮銦鎂酸鉛—鈦酸鉛結(jié)構(gòu)及電光性質(zhì)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2577205