BSTZ-NZFO磁電復(fù)合薄膜的制備及性能的研究.pdf

1、磁電復(fù)合材料不僅擁有鐵磁性和鐵電性，而且還擁有磁電耦合性能，在電子元器件、信息儲(chǔ)存器、磁電傳感器等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。目前，被廣泛使用的鉛基磁電復(fù)合材料，因其會(huì)對(duì)環(huán)境以及人體產(chǎn)生危害，導(dǎo)致該類復(fù)合材料在實(shí)際的應(yīng)用中受到了諸多限制。因此，迫切地需要對(duì)無(wú)鉛磁電復(fù)合材料進(jìn)行開發(fā)與研究。本文采用Sol-gel法結(jié)合旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備出了Sr和Zr摻雜的BaxSr1-xTi0.9Zr0.1O3鐵電相薄膜(BSTZ)和

2、Zn摻雜的Ni1-xZnxFe2O4鐵磁相薄膜(NZFO)，并且通過改變沉積順序制備了NZFO/BSTZ無(wú)鉛磁電復(fù)合薄膜和BSTZ/NZFO無(wú)鉛磁電復(fù)合薄膜。同時(shí)，本文還系統(tǒng)研究了鐵電薄膜、鐵磁薄膜以及磁電復(fù)合薄膜的微觀組織和性能。
　　首先，本文采用Sol-gel法結(jié)合旋涂工藝制備了不同Sr和Zr摻雜量的無(wú)鉛BSTZ薄膜。結(jié)果表明:700℃退火時(shí)，BSTZ薄膜由BaTiO3(BTO)主相組成，沒有形成第二相;此外，得到的BSTZ

3、薄膜表面致密、無(wú)孔洞，薄膜與襯底之間的分界面平整、清晰;Sr和Zr的摻雜會(huì)改變BTO薄膜的鐵電性能，雖然BSTZ薄膜的鐵電性能會(huì)隨著Sr摻雜量的增加在一定程度上降低，但是其介電常數(shù)(εr)卻是在不斷提高，介電損耗(tanδ)是在降低的。當(dāng)Sr摻雜量為20％時(shí)，BSTZ薄膜表現(xiàn)出相對(duì)較好的鐵電性能和介電性。
　　然后，采用Sol-gel法結(jié)合旋涂工藝制備了不同Zn摻雜量的NZFO薄膜，結(jié)果表明:當(dāng)退火為650℃時(shí)，NZFO薄膜完全由

4、NiFe2O4(NFO)主相形成，沒有其它雜相生成。此外，NZFO薄膜表面致密、無(wú)孔，薄膜與襯底之間的分界面清晰、平整;Zn摻雜的NZFO薄膜隨著摻雜量的增加，飽和磁化強(qiáng)度(Ms)和矯頑力(Hc)都在增大，這表明Zn的摻雜可有助于提升鐵磁薄膜的鐵磁性能。當(dāng)Zn摻雜量為20％時(shí)，NZFO薄膜擁有最佳的鐵磁性能。
　　最后，采用Sol-gel法結(jié)合旋涂工藝在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上，將Ba0.8Sr0.2Ti0.9Zr0.1O

5、3鐵電相薄膜和Ni0.8Zn0.2Fe2O4鐵磁相薄膜按照不同沉積順序，制備出了NZFO/BSTZ無(wú)鉛磁電復(fù)合薄膜和BSTZ/NZFO無(wú)鉛磁電復(fù)合薄膜。本文還重點(diǎn)研究了鐵電相和鐵磁相的不同沉積順序?qū)Υ烹姀?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:這兩種磁電復(fù)合薄膜都不僅擁有鐵電性、鐵磁性，而且還擁有明顯的磁電耦合性能;BSTZ/NZFO薄膜的鐵電性能優(yōu)于NZFO/BSTZ薄膜的鐵電性能，而NZFO/BSTZ薄膜的鐵磁性能要優(yōu)于BST