BSTZ/NZFO磁電復合薄膜的制備及性能的研究
發(fā)布時間：2020-12-18 13:19
磁電復合材料不僅擁有鐵磁性和鐵電性,而且還擁有磁電耦合性能,在電子元器件、信息儲存器、磁電傳感器等領域具有巨大的應用前景。目前,被廣泛使用的鉛基磁電復合材料,因其會對環(huán)境以及人體產生危害,導致該類復合材料在實際的應用中受到了諸多限制。因此,迫切地需要對無鉛磁電復合材料進行開發(fā)與研究。本文采用Sol-gel法結合旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備出了 Sr和Zr摻雜的BaxSr1-xTi0.9Zr0.1O3鐵電相薄膜（BSTZ）和Zn摻雜的Ni1-xZnxFe2O4鐵磁相薄膜（NZFO）,并且通過改變沉積順序制備了 NZFO/BSTZ無鉛磁電復合薄膜和BSTZ/NZFO無鉛磁電復合薄膜。同時,本文還系統(tǒng)研究了鐵電薄膜、鐵磁薄膜以及磁電復合薄膜的微觀組織和性能。首先,本文采用Sol-gel法結合旋涂工藝制備了不同Sr和Zr摻雜量的無鉛BSTZ薄膜。結果表明:700...
【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．?２?１－３型磁電復合薄膜結構示意圖??Ｆｉ１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｏｆ?１－３?ｔｅ?ｍａｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｏｍｏｓｉｔｅ?ｆｉｌｍ??
０－３型磁電復合薄膜材料是在磁電復合薄膜材料內部，鐵磁相以顆粒形狀分??布于鐵電相中，當被作用于外加磁場或電場時，它們之間會發(fā)生相互作用，從而??產生磁電耦合效應。結構示意圖如圖１．１所示。例如，劉敬松［４２１等以乙二醇甲釀為??溶劑，采用溶液法在Ｐｔ／Ｔｉ／Ｓｉ０２／Ｓｉ基片上制備了鐵電相和鐵磁相共存的０－３型??卩１）丁丨０３－０＾６２０４磁電復合薄膜，晶化溫度為７５０°（：，退火時間為２〇１１１丨１１。不過，??這類薄膜中的鐵磁相極有可能因為擴散的緣故而連通在一起，導致薄膜整體產生??很大的漏電流，這會使得薄膜的磁電耦合效應急劇降低，所以此類薄膜很難在實際??中得到廣泛的應用［４３］。??２??
?鐵磁相．??圖１．３不同沉積順序的２－２型磁電復合薄膜結構示意圖??Ｆｉｇ?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌａｙｅｒｅｄ?２－２?ｔｙｐｅ?ｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｆｉｌｍ??相對于０－３型磁電復合薄膜材料和１－３型磁電復合薄膜材料來說，在２－２型磁??電復合薄膜內部結構中，由于高電阻率的鐵電層把低電阻的磁性層完全隔離開來，??因而很好地解決了漏電流問題，從而能夠顯著地提升磁電耦合效應［４６］。另外，２－２??型磁電復合薄膜的制備工藝也相對簡單，這也使得２－２型磁電復合薄膜在實際中能??夠得到廣泛的應用［４７］。下面我們將分別介紹２－２型磁電復合薄膜材料中的鐵電相??和鐵磁相。??１．３．２鐵電性及鐵電薄膜材料??鐵電材料是具有鐵電效應的一類功能型材料。由于這類材料的內部正負??電荷中心不對稱，在適當的溫度范圍內，材料內部可以形成一定電偶極矩；??同時，又因為晶體的高度重復性，使得在宏觀條件下，即使沒有外加電場也??能發(fā)生自發(fā)極化。自發(fā)極化是鐵電材料的根本特性，是電滯回線產生的內在??原因。??１．鐵電性的產生機理??對晶體材料來說
【參考文獻】：
期刊論文
[1]BiFeO3/CoFe2O4薄膜的制備及多鐵電性能研究[J]. 談國強,樂忠威,夏傲,任慧君. 陜西科技大學學報(自然科學版). 2016(03)
[2]磁電復合材料的力學實驗與理論研究進展[J]. 裴永茂,徐浩,于澤軍,張宏龍. 固體力學學報. 2016(03)
[3]Molecular dynamic simulations of surface morphology and pulsed laser deposition growth of lithium niobate thin films on silicon substrate[J]. 劉悅,朱浩楠,裴子棟,孔勇發(fā),許京軍. Chinese Physics B. 2015(05)
[4]鐵基超導體Fe1+yTe1-xSex中磁性的中子散射研究[J]. 李世超,甘遠,王靖琿,冉柯靜,溫錦生. 物理學報. 2015(09)
[5]Ho摻雜對BiFeO3介電、鐵磁性及磁電耦合效應的影響[J]. 馬桂娟,宋桂林,蘇健,張卉,常方高. 河南師范大學學報(自然科學版). 2014(04)
[6]多鐵性磁電復合薄膜研究[J]. 鄭仁奎,李曉光. 物理學進展. 2013(06)
[7]鐵電相BiFeO3對多鐵復合薄膜CoFe2O4-BiFeO3鐵磁性能的影響[J]. 劉艷清,吳鈺涵,張靜,張永軍. 復合材料學報. 2013(05)
[8]2-2型無鉛磁電復合薄膜材料的研究現狀及展望[J]. 石敏,鐘家剛,白陽,許育東,王雷,蘇海林. 材料導報. 2012(17)
[9]PbTiO3-CoFe2O4復合薄膜的溶液法制備及其微觀結構研究[J]. 劉敬松,許有超,李濤,于技強. 人工晶體學報. 2011(02)
[10]磁控濺射法制備BiFeO3/CoFe2O4多鐵性復合薄膜及其鐵電鐵磁性研究[J]. 于明澤,葉勤,鄧檢. 真空. 2010(01)
博士論文
[1]超磁致伸縮材料力磁耦合特性實驗研究[D]. 趙沛.蘭州大學 2012
[2]多重鐵性復合材料的力、電、磁耦合機理及性能研究[D]. 路曉艷.哈爾濱工業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]Ba0.77Ca0.23TiO3鐵電晶體生長及其性能研究[D]. 王奕程.山東大學 2013
本文編號：2924065
【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．?２?１－３型磁電復合薄膜結構示意圖??Ｆｉ１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｏｆ?１－３?ｔｅ?ｍａｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｏｍｏｓｉｔｅ?ｆｉｌｍ??
０－３型磁電復合薄膜材料是在磁電復合薄膜材料內部，鐵磁相以顆粒形狀分??布于鐵電相中，當被作用于外加磁場或電場時，它們之間會發(fā)生相互作用，從而??產生磁電耦合效應。結構示意圖如圖１．１所示。例如，劉敬松［４２１等以乙二醇甲釀為??溶劑，采用溶液法在Ｐｔ／Ｔｉ／Ｓｉ０２／Ｓｉ基片上制備了鐵電相和鐵磁相共存的０－３型??卩１）丁丨０３－０＾６２０４磁電復合薄膜，晶化溫度為７５０°（：，退火時間為２〇１１１丨１１。不過，??這類薄膜中的鐵磁相極有可能因為擴散的緣故而連通在一起，導致薄膜整體產生??很大的漏電流，這會使得薄膜的磁電耦合效應急劇降低，所以此類薄膜很難在實際??中得到廣泛的應用［４３］。??２??
?鐵磁相．??圖１．３不同沉積順序的２－２型磁電復合薄膜結構示意圖??Ｆｉｇ?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌａｙｅｒｅｄ?２－２?ｔｙｐｅ?ｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｆｉｌｍ??相對于０－３型磁電復合薄膜材料和１－３型磁電復合薄膜材料來說，在２－２型磁??電復合薄膜內部結構中，由于高電阻率的鐵電層把低電阻的磁性層完全隔離開來，??因而很好地解決了漏電流問題，從而能夠顯著地提升磁電耦合效應［４６］。另外，２－２??型磁電復合薄膜的制備工藝也相對簡單，這也使得２－２型磁電復合薄膜在實際中能??夠得到廣泛的應用［４７］。下面我們將分別介紹２－２型磁電復合薄膜材料中的鐵電相??和鐵磁相。??１．３．２鐵電性及鐵電薄膜材料??鐵電材料是具有鐵電效應的一類功能型材料。由于這類材料的內部正負??電荷中心不對稱，在適當的溫度范圍內，材料內部可以形成一定電偶極矩；??同時，又因為晶體的高度重復性，使得在宏觀條件下，即使沒有外加電場也??能發(fā)生自發(fā)極化。自發(fā)極化是鐵電材料的根本特性，是電滯回線產生的內在??原因。??１．鐵電性的產生機理??對晶體材料來說
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期刊論文
[1]BiFeO3/CoFe2O4薄膜的制備及多鐵電性能研究[J]. 談國強,樂忠威,夏傲,任慧君. 陜西科技大學學報(自然科學版). 2016(03)
[2]磁電復合材料的力學實驗與理論研究進展[J]. 裴永茂,徐浩,于澤軍,張宏龍. 固體力學學報. 2016(03)
[3]Molecular dynamic simulations of surface morphology and pulsed laser deposition growth of lithium niobate thin films on silicon substrate[J]. 劉悅,朱浩楠,裴子棟,孔勇發(fā),許京軍. Chinese Physics B. 2015(05)
[4]鐵基超導體Fe1+yTe1-xSex中磁性的中子散射研究[J]. 李世超,甘遠,王靖琿,冉柯靜,溫錦生. 物理學報. 2015(09)
[5]Ho摻雜對BiFeO3介電、鐵磁性及磁電耦合效應的影響[J]. 馬桂娟,宋桂林,蘇健,張卉,常方高. 河南師范大學學報(自然科學版). 2014(04)
[6]多鐵性磁電復合薄膜研究[J]. 鄭仁奎,李曉光. 物理學進展. 2013(06)
[7]鐵電相BiFeO3對多鐵復合薄膜CoFe2O4-BiFeO3鐵磁性能的影響[J]. 劉艷清,吳鈺涵,張靜,張永軍. 復合材料學報. 2013(05)
[8]2-2型無鉛磁電復合薄膜材料的研究現狀及展望[J]. 石敏,鐘家剛,白陽,許育東,王雷,蘇海林. 材料導報. 2012(17)
[9]PbTiO3-CoFe2O4復合薄膜的溶液法制備及其微觀結構研究[J]. 劉敬松,許有超,李濤,于技強. 人工晶體學報. 2011(02)
[10]磁控濺射法制備BiFeO3/CoFe2O4多鐵性復合薄膜及其鐵電鐵磁性研究[J]. 于明澤,葉勤,鄧檢. 真空. 2010(01)
博士論文
[1]超磁致伸縮材料力磁耦合特性實驗研究[D]. 趙沛.蘭州大學 2012
[2]多重鐵性復合材料的力、電、磁耦合機理及性能研究[D]. 路曉艷.哈爾濱工業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]Ba0.77Ca0.23TiO3鐵電晶體生長及其性能研究[D]. 王奕程.山東大學 2013
本文編號：2924065
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