【摘 要】
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磁电复合材料,因其材料中同时具有铁磁性和铁电性以及磁电耦合效应,可以实现磁信号与电信号的相互转换,因而在记忆储存器、滤波器及磁电传感器等领域存在巨大的应用前景。目前被广泛利用的是铅基磁电复合薄膜,由于铅对环境的污染,特别是对人的健康产生的危害,使得这类材料在实际应用当中会受到较多限制。因而,对无铅磁电复合薄膜的开发和研究就显得十分重要。本论文使用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/Si O2/Si衬底上通过
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磁电复合材料,因其材料中同时具有铁磁性和铁电性以及磁电耦合效应,可以实现磁信号与电信号的相互转换,因而在记忆储存器、滤波器及磁电传感器等领域存在巨大的应用前景。目前被广泛利用的是铅基磁电复合薄膜,由于铅对环境的污染,特别是对人的健康产生的危害,使得这类材料在实际应用当中会受到较多限制。因而,对无铅磁电复合薄膜的开发和研究就显得十分重要。本论文使用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/Si O2/Si衬底上通过旋涂法制备出了Nd掺杂的Bi4-xNdxTi3O12(BNTO)铁电薄膜和Sr掺杂的La1-ySryMn O3(LSMO)铁磁薄膜。然后,在Pt/Ti/Si O2/Si衬底上制备了BNTO/LSMO/substrate(BL)和LSMO/BNTO/substrate(LB)2-2型层状磁电复合薄膜。通过优化改进薄膜的制备工艺,研究了铁电薄膜、铁磁薄膜和磁电复合薄膜的相组成、微观形貌以及材料性能,主要结果如下:首先,在700℃退火时,可得到Bi4Ti3O12(BIT)纯相薄膜结构,无明显第二相或其它杂相。BIT和BNTO薄膜表面平整、致密度高、无裂纹。薄膜与衬底之间有清晰界面。Nd掺杂对BIT薄膜铁电性能起到了改善作用,掺杂后的BNTO薄膜剩余极化强度和介电常数都得到显著增强。当Nd掺杂量x=0.45时,BNTO薄膜的铁电性能与介电性能最为优异,其剩余极化强度达到16.86μc/cm~2。第二,在680℃退火时,可得到LaMnO3(LMO)纯相薄膜,无第二相或其它杂相存在。LMO和LSMO薄膜表面平整、致密度高、无裂纹和气孔。Sr的掺杂对LMO薄膜铁磁性能起到了改善作用,掺杂后LSMO的剩余磁化强度及饱和磁化强度都得到提升。当Sr掺杂量y=0.3时,LSMO薄膜铁磁性能最为优异,其饱和磁化强度达到56.14emu/cm~3。最后,对于两种沉积次序的磁电复合薄膜,其相组成及微观形貌较单相薄膜没有明显变化。LB型与BL型磁电复合薄膜均具有良好的铁电性能与铁磁性能,此外也都可以观测到磁电耦合性能。两种沉积次序的薄膜中,铁电性能与铁磁性能相较于单相薄膜有所降低。对于复合薄膜磁电耦合性能,LB复合薄膜的性能优于BL复合薄膜的性能,其磁电耦合系数达到67.75 m V/(cm·Oe)。
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