磁電復合薄膜不僅具有鐵磁性和鐵電性,而且還具有磁電耦合效應,在存儲器、磁電器件等領域擁有廣泛的應用前景。目前磁電復合薄膜的鐵電相主要采用含鉛的鐵電材料,由于鉛基材料存在嚴重的環(huán)境污染問題,這直接制約了磁電復合薄膜的實際應用。本文采用溶膠-凝膠法,制備了Ba0.9Ca0.1TiO3 (BCT)鐵電薄膜、CoFe2O4(CF 0)鐵磁薄膜和2-2型BCT/CFO無鉛磁電復合薄膜,研究了制備工藝對復合薄膜鐵電、鐵磁和磁電耦合性能的影響。本文首先采用溶膠-凝膠法制備了BCT粉體,XRD結果表明：700℃退火時,粉體由BCT主相組成,無第二相存在。在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備了BCT薄膜,研究了不同退火工藝處理下薄膜相結構、形貌和性能變化,結果表明：在三種不同的退火工藝條件下,薄膜均由BCT純相組成。和另外兩種退火條件相比較,在完全退火條件下,薄膜的結晶程度較高、表面較為致密、薄膜和襯底的界面更清晰。鐵電性能測試表明,在完全退火條件下, BCT薄膜具有較大的剩余極化強度(Pr=10.78uC/cm2)和較低的矯頑場(Ec=94.86kV/cm),同時具有較高的介電常數(shù)(ε=338)和較...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 磁電復合材料概述
        1.2.1 磁電復合材料研究歷史
        1.2.2 磁電效應機理及影響因素
    1.3 磁電復合薄膜
        1.3.1 磁電復合薄膜結構類型
    1.4 磁電復合薄膜的制備方法
        1.4.1 脈沖激光沉積法
        1.4.2 磁控濺射法
        1.4.3 分子束外延法
        1.4.4 金屬有機物化學氣相沉積法
        1.4.5 溶膠-凝膠法
    1.5 無鉛磁電復合薄膜
        1.5.1 鈦酸鉍鈉(NBT)基磁電復合薄膜
        1.5.2 鈮酸鉀鈉(KNN)基磁電復合薄膜
        1.5.3 鐵酸鉍BiFeO₃(BFO)基磁電復合薄膜
        1.5.4 鈦酸鋇BaTiO₃基磁電復合薄膜
        1.5.5 鐵酸鈷CoFe₂O₄材料簡介
        1.5.6 (Ba_1-xCa_x)TiO₃鐵電材料
    1.6 本文研究目的與內容
第二章 BCT粉體的制備及性能表征
    2.1 實驗過程
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 BCT溶膠及粉體制備
    2.2 BCT粉體的性能表征
    2.3 結果與分析
        2.3.1 BCT粉體TG-DSC分析
        2.3.2 BCT粉體的FTIR分析
        2.3.3 BCT粉體的XRD分析
        2.3.4 BCT粉體的TEM分析
    2.4 本章小結
第三章 BCT薄膜制備與性能探究
    3.1 BCT薄膜制備
        3.1.1 引言
        3.1.2 實驗材料及儀器設備
        3.1.3 溶膠制備
        3.1.4 薄膜旋涂
        3.1.5 不同退火工藝下的BCT薄膜制備
        3.1.6 薄膜電極制備
    3.2 性能表征及結果分析
        3.2.1 BCT薄膜XRD分析
        3.2.2 BCT薄膜表面形貌分析
        3.2.3 BCT薄膜斷面形貌分析
        3.2.4 BCT薄膜原子力形貌分析
        3.2.5 BCT薄膜鐵電性能分析
        3.2.6 BCT薄膜介電性能分析
    3.3 本章小結
第四章 CFO薄膜制備與性能表征
    4.1 引言
    4.2 實驗材料及儀器設備
    4.3 CFO粉體制備
        4.3.1 檸檬酸法制備CFO粉體
        4.3.2 乙酸法制備CFO粉體
    4.4 CFO薄膜的制備
        4.4.1 襯底的清洗
        4.4.2 旋涂薄膜
    4.5 CFO粉體與薄膜的性能表征
    4.6 實驗結果分析
        4.6.1 CFO粉體的差熱與熱重分析
        4.6.2 CFO粉體的X射線衍射分析
        4.6.3 CFO薄膜的X射線衍射分析
        4.6.4 CFO薄膜的表面形貌分析
        4.6.5 CFO薄膜的斷面形貌分析
        4.6.6 CFO薄膜的原子力形貌分析
        4.6.7 CFO薄膜的鐵磁性能分析
    4.7 本章小結
第五章 磁電復合薄膜的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 磁電復合薄膜的制備
        5.2.1 溶膠的制備
        5.2.2 薄膜的制備
        5.2.3 薄膜的熱處理
    5.3 BCT/CFO磁電復合薄膜的性能表征
        5.3.1 物相表征
        5.3.2 掃描電鏡顯微形貌表征
        5.3.3 掃描探針顯微鏡顯微形貌表征
        5.3.4 鐵電性能表征
        5.3.5 鐵磁性能表征
        5.3.6 XPS表征
        5.3.7 磁電性能的表征
    5.4 結果與分析
        5.4.1 磁電復合薄膜的X射線衍射分析
        5.4.2 磁電復合薄膜的表面形貌分析
        5.4.3 磁電復合薄膜的斷面形貌分析
        5.4.4 磁電復合薄膜的原子力形貌分析
        5.4.5 磁電復合薄膜的鐵電性能分析
        5.4.6 磁電復合薄膜的磁性能分析
        5.4.7 磁電復合薄膜兩相界面擴散分析
        5.4.8 磁電復合薄膜的磁電耦合性能分析
    5.5 本章小結
第六章 全文總結
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文



本文編號：3808047