BLTO-NMFO無鉛磁電復(fù)合薄膜的制備及磁電性能研究.pdf

1、磁電復(fù)合材料不僅具有鐵電和鐵磁性，而且具有磁電耦合性能，具有廣泛的應(yīng)用前景，而目前普遍使用的鉛基磁電復(fù)合薄膜，因其產(chǎn)生環(huán)境污染并對人體健康產(chǎn)生危害，從而使該類磁電復(fù)合薄膜的應(yīng)用受到限制。本文采用溶膠凝膠法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備出了La摻雜的Bi4-xLaxTi3O12(BLTO)鐵電薄膜和Mn摻雜的Ni1-xMnxFe2O4(NMFO)鐵磁薄膜，以及兩種不同沉積順序的BN（先沉積鐵磁相）和NB（先沉積鐵電相）2-2型磁電

2、復(fù)合薄膜，研究了薄膜的制備工藝對鐵電薄膜、鐵磁薄膜和磁電復(fù)合薄膜的相組成、顯微組織和性能的影響。
　　首先采用溶膠-凝膠法制備了Bi4Ti3O12(BTO)和不同La摻雜量的BLTO薄膜。結(jié)果表明:700℃退火時，薄膜由BTO主相組成，無雜相存在;BTO薄膜表面致密、平整，薄膜與襯底之間的分界面較為清晰。和未摻La的BTO薄膜相比，摻La的BLTO薄膜的剩余極化強度、介電常數(shù)都明顯提高，而介電損耗明顯降低，表明La的摻雜可有效地提

3、升薄膜的鐵電和介電性能。在當(dāng)La的摻雜量x=0.6時，BLTO薄膜具有最佳的介電性能和鐵電性能(Pr=23.56μc/cm2，Ps=26.85μc/cm2)。
　　接著，采用溶膠-凝膠法制備了不同Mn摻雜量的NMFO薄膜，結(jié)果表明:650℃退火時，薄膜由主相組成，無雜相存在。當(dāng)退火溫度為650℃時，NMFO薄膜表面致密、平整，薄膜與襯底之間的分界面較為清晰。和未摻Mn的NFO薄膜相比，摻Mn的NMFO的飽和磁化強度和剩余磁化強度明

4、顯增大，表明Mn的摻雜可有效地提升薄膜的鐵磁性能。當(dāng)Mn的摻雜量x=0.3時，NMFO薄膜最佳的鐵磁性能(Mr=180.2emu/cm3，Ms=412emu/cm3)。
　　最后，利用溶膠凝膠法將鐵電相Bi3.4La0.6Ti3O12和鐵磁相Ni0.7Mn0.3Fe2O4先后沉積在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上，通過改變沉積順序，制備BN（先沉積Ni0.7Mn0.3Fe2O4鐵磁膜、再沉積Bi3.4La0.6Ti3O12鐵電膜）

5、和NB（先沉積鐵電膜，再沉積鐵磁膜）兩種層狀磁電復(fù)合薄膜，重點研究了沉積順序?qū)?fù)合薄膜微觀結(jié)構(gòu)和磁電耦合性能的影響。結(jié)果表明:沉積順序?qū)?fù)合薄膜相組成、微觀組織和形貌的影響不大。NB復(fù)合薄膜的鐵電性優(yōu)于BN復(fù)合薄膜，而BN復(fù)合薄膜的鐵磁性優(yōu)于NB復(fù)合薄膜，而BN復(fù)合薄膜的磁電耦合性能優(yōu)于NB復(fù)合薄膜。隨著Hbias的增大，BN和NB復(fù)合薄膜的磁電耦合系數(shù)開始增加，達(dá)到最大值后，逐步較小。在同樣的Hbias下，BN復(fù)合薄膜的磁電耦合系數(shù)高