鐵酸釔基磁電復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著無(wú)線通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得各種電子設(shè)備變得更加高度集成化、多功能化、小型化和快速響應(yīng)化?；诖?，同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性的多鐵性材料備受關(guān)注。多鐵性材料不但同時(shí)具備鐵電性、鐵磁性，而且通過(guò)各種鐵性之間的耦合可以產(chǎn)生新的功能，拓寬了其應(yīng)用范圍?？梢员粡V泛應(yīng)用在微波領(lǐng)域、高壓輸電線路的電流測(cè)量、寬波段磁探測(cè)、磁場(chǎng)感應(yīng)器等領(lǐng)域。然而，自然界中單相磁電材料的種類(lèi)非常少，居里溫度和奈爾溫度都高于室溫的只有BiFeO3，因此，多相磁電復(fù)

2、合材料引起了人們的廣泛關(guān)注。Y3Fe5O12(YIG)是一種典型的軟磁材料，具有較高的電阻率、較低的損耗;YFeO3(YIP)在室溫下具有弱的鐵磁性，較高的電阻率、較高的反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度，因此，都可以被用做鐵磁材料。
　　本文采用固相法制備了以鐵酸釔為鐵磁相，不同鐵電相材料的磁電復(fù)合材料。用X射線衍射儀(XRD)、電子掃描顯微鏡(SEM)對(duì)樣品的物相化學(xué)組成及微觀形貌進(jìn)行了分析;用電測(cè)試儀和鐵磁測(cè)試儀對(duì)其介電、鐵電和磁性能進(jìn)行了研究

3、;并對(duì)其制備工藝和形成機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　(1)以Ba0.8Sr0.2TiO3(BST)和Y3Fe5O12為原料，采用原位合成固相燒結(jié)法制備了Ba0.8Sr0.2TiO3/YFeO3(BST/YIP)磁電復(fù)合材料，燒結(jié)溫度為1350℃，研究表明:材料中存在BST相、YIP相以及少量的未知相，這是由于BST中的Ti離子促使YIG轉(zhuǎn)化為YIP;同時(shí)，復(fù)合材料具有較高的介電常數(shù)和較大的矯頑場(chǎng)。
　　(2)BST/YIG/YIP三

4、相磁電復(fù)合材料中，各相均勻分布，YIG相的轉(zhuǎn)變并沒(méi)有降低復(fù)合材料的性能。介電性能研究表明，復(fù)合材料具有較高的介電常數(shù)，其中25％BST/75％(yttriumferrite)組分的介電常數(shù)(ε')高達(dá)12，000，表現(xiàn)出巨介電性能，這是由于在復(fù)合材料中存在Maxwell-Wagner界面極化;同時(shí)，復(fù)合材料具有較高的起始磁導(dǎo)率和飽和磁化強(qiáng)度。
　　(3)采用固相法制備了0.71BiFe0.97(Mg0.5Ti0.5)0.03O3-

5、0.29BaTiO3/BiY2Fe5O12(BFO-BT/BYIG)磁電復(fù)合材料，以0.6wt％MnO2為添加劑，燒結(jié)溫度為1070℃。復(fù)合材料中，兩相能夠共存，化學(xué)相容性好;晶粒分布均勻，比較致密，具有明顯的鐵電性和鐵磁性。并且隨著頻率的增加，介電常數(shù)和介電損耗均逐漸減小，當(dāng)組分為80％(BFO-BT)/20％BYIG時(shí)，介電損耗最小。復(fù)合材料具有高的耐壓性，磁導(dǎo)率，飽和磁化強(qiáng)度和較低的矯頑場(chǎng)。隨著B(niǎo)YIG含量的增加，磁導(dǎo)率逐漸增加，

6、其中，BYIG含量為20％時(shí)，材料的飽和磁化強(qiáng)度為5emu/g，矯頑場(chǎng)為100Oe。
　　(4)納米BaTiO3和BiY2Fe5O12為原料，Li2CO3為助燒劑，燒結(jié)溫度為1100℃，制備BaTiO3/BiY2Fe5O12(BT/BYIG)磁電復(fù)合材料。復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯的鐵電性，鐵磁相BYIG的加入并沒(méi)有影響B(tài)aTiO3相的介電損耗。同時(shí)，復(fù)合材料表現(xiàn)出典型的軟磁性，隨著B(niǎo)YIG含量的增加，飽和磁化強(qiáng)度和起始磁導(dǎo)率也逐漸增大，