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复铁电性的磁电子材料,可以在电场和磁场作用下诱导出磁化、电极化的现象。这类材料同时具有铁电和铁磁材料的性能可以应用到传感器,波导器件,转换器,相位倒相器,变频器,调节器等,在无线电电子学,光电子学,微波电子学等领域的发展具有重要意义。这些材料很少存在于自然界中,为了达到这种效果,大多可以利用两相混合烧结获得,且主要就钙钛矿结构相中A位离子Ln与其它金属离子的取代及对性能影响进行研究。A位离子Ln的取代可以对材料的磁化性能和极化性能产生影响,然而由于B位离子对钙钛矿结构的极化可能产生更大的作用,因而具有典型高介电行为的含Ti钙钛矿结构的引入将可能对新型复铁电性的磁电子材料的开发研究产生很大的影响并具有非常重要的科学意义。本文就La、Ca和Mn、Ti离子共掺的LCMTO复铁电性的磁电子材料及薄膜的制备和性能进行研究。 本文全面回顾了钙钛矿相复铁电性磁电子材料的研究进展,总结了射频磁控溅射技术在制备此类材料中的应用。 本研究中采用传统的陶瓷烧结方法及射频磁控溅射技术成功制备了具有优良结晶性能和电性能的La、Ca和Mn、Ti离子共掺的LCMTO复铁电性的磁电子材料及薄膜。 发现了La0.5Ca0.5MnxTi1-xO3材料分别在50~300℃和400~450℃之间出现两个介电峰。前者为La3+和氧空位等产生的p型载流子和Mn离子变价引入的n型载流子在外电场下发生局域重排产生的载流子极化,且由于正负载流子的迭加效应所致,该介电峰与Mn离子的掺入相关;后者为体系出现相应的正交与立方结构的转变所致,也即居里点。 发现了过量的La离子在体系中引入了较多的空位,一方面p型载流子浓度升高,另一方面使得载流子所受的品格场束缚减小,引起了由载流子导致的介电峰相对于同样Mn含量但La离子不过量的体系而言向低温方向偏移。 证实了材料在Mn3+含量与La3+含量相当时体系中产生的缺陷相对最少,其介电常数最大,反之随两者含量偏差的增大而下降;材料中由正负两种局域载流子在一定温度下激活过程中产生的损耗出现了迭加效应,给出了异常的高损耗值;材料中随着Mn掺量的增大,体系提供的3d电子数增多,电子输运通道改善,导电性提高。 确认了采用射频磁控溅射法于Si(100)基板上生长的薄膜至多在600℃热处理已开始形成晶相,形成的晶相全部是正交晶系钙钦矿相,提高热处理温度,薄膜中晶相含量相对增大,高于850℃后晶相基本形成完毕。Si(100)上的Lao.55Ca045Mno27Tio73O:和L助.56C助44Mno38Ti。石20:薄膜受张应力,随热处理温度升高晶格常数增大。Ag/Si(100)基板上的Lao.69c盯3lMn0.37Ti06303薄膜受压应力,随热处理温度升高晶格常数减小。