鐵氧體-PZT磁電復(fù)合膜和KNN基鐵電薄膜的溶膠-凝膠法制備及性能研究.pdf

1、磁電復(fù)合材料不僅同時(shí)具有單個(gè)鐵電性和鐵磁性能,并通過(guò)兩相復(fù)合產(chǎn)生了磁電效應(yīng)。通過(guò)對(duì)鐵磁相和鐵電相的調(diào)制,磁電復(fù)合材料可以滿足如:傳感器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和磁電轉(zhuǎn)換等許多新型多功能器件上的應(yīng)用要求。磁電復(fù)合薄膜相對(duì)與塊體復(fù)合材料而言,復(fù)合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,界面耦合效率高,可以在納米尺度上進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),適應(yīng)目前對(duì)器件要求小型化和低功耗的趨勢(shì),因此磁電復(fù)合薄膜引起了人們極大的興趣。本文采用溶膠凝膠法結(jié)合旋涂勻膠工藝從制備單相NFO磁性薄膜和PZT鐵電薄膜

2、出發(fā),研究了鐵電相和鐵磁相的比例不同,對(duì)Ni-鐵氧體／PZT磁電復(fù)合薄膜的性能影響,最后用同樣的成膜工藝制備了(Li,Ta,Sb)摻雜的KNN基無(wú)鉛鐵電薄膜,并研究了熱處理溫度對(duì)薄膜的顯微形貌以及電性能的影響。
　　 首先研究了不同溶劑對(duì)NFO粉體相結(jié)構(gòu),晶粒微觀形貌以及磁性能的影響。確定了以乙醇為溶劑,檸檬酸為螯合劑制備NFO溶膠,干凝膠粉在600℃熱處理后可以得到純尖晶石結(jié)構(gòu)。采用旋涂勻膠工藝分別制備了單相NFO磁性薄膜和P

3、ZT鐵電薄膜,主要分析了不同熱處理溫度對(duì)NFO薄膜表面的微觀形貌和磁性能的影響,結(jié)果表明NFO薄膜和PZT薄膜分別在700℃退火后生成純相,NFO薄膜結(jié)晶性良好,最大飽和磁化強(qiáng)度為168emu／cm3。PZT薄膜與基片相界面清晰平整,并顯示了良好的鐵電性,最大的剩余極化Pr為18.15μC／cm2。確定了薄膜的最佳退火溫度后,通過(guò)改變PZT體積含量研究其對(duì)2-2型PZT-NZFO磁電復(fù)合薄膜的磁性能,電性能和磁電性能的影響。經(jīng)過(guò)700℃

4、退火后的復(fù)合薄膜具有清晰的多層納米結(jié)構(gòu),NZFO層與PZT層之間界面清晰,厚度均勻。體積含量為48％PZT的復(fù)合薄膜展現(xiàn)出較好的鐵電、鐵磁性能共存,其飽和極化強(qiáng)度Ps為17.36μC／cm2,飽和磁化強(qiáng)度Ms為185.27emu／cm3,最大磁電電壓系數(shù)為278mV／cm·Oe。
　　 考慮鉛對(duì)環(huán)境的污染,本人依據(jù)PZT-NZFO磁電復(fù)合薄膜的制備經(jīng)驗(yàn),在Pt／Ti／SiO2／Si基片上沉積(K0.4425Na0.52Li0.0