單相多鐵和復(fù)合多鐵材料的磁電特性研究.pdf

1、多鐵性材料指具有兩種或者兩種以上初級鐵性體特征的材料，通過耦合效應(yīng)還可以實(shí)現(xiàn)多種鐵性之間的相互調(diào)控。這些性質(zhì)使得其在磁電存儲器、磁傳感、換能器件等方面有著非常巨大的應(yīng)用價值，吸引了大批人的研究。近年來，不光單相多鐵材料取得了巨大的發(fā)展，由鐵磁性材料和鐵電性材料通過某種方式復(fù)合在一起的多鐵復(fù)合材料也取得良好的發(fā)展。其中，層狀復(fù)合的多鐵異質(zhì)結(jié)更因其高耦合系數(shù)、組分靈活多變、物理性質(zhì)新穎而廣泛的應(yīng)用于多功能器件的研發(fā)中。本論文主要研究了經(jīng)典單

2、相多鐵材料BiFeO3和FeGa/PMN-PT、FeCo/PMN-PT以及FeCo/Ta多層膜多鐵異質(zhì)結(jié)的靜態(tài)、動態(tài)磁化特性以及磁電耦合效應(yīng)。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　通過對溶膠凝膠法制備的BiFeO3納米粉體物相特點(diǎn)和磁性的研究，得出其磁性主要是由顆粒尺寸與樣品缺陷等破壞反鐵磁結(jié)構(gòu)導(dǎo)致。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(E5071c)通過對不同厚度的BiFeO3環(huán)狀樣品的電磁參數(shù)的測量，發(fā)現(xiàn)了隨樣品厚度變化的共振效應(yīng)并證明了此共振效應(yīng)是由尺寸

3、效應(yīng)引起的。通過外加平行磁場觀測到BiFeO3的高頻下的磁電耦合效應(yīng)并首次發(fā)現(xiàn)弱鐵磁共振現(xiàn)象，其中磁電耦合現(xiàn)象可能是由于DM耦合效應(yīng)和應(yīng)力耦合引起。對BiFeO3進(jìn)行A位Nd原子摻雜，并研究摻雜對其電磁參數(shù)、弱鐵磁共振以及磁電耦合效應(yīng)的影響。
　　利用射頻磁控濺射改變不同的制備工藝條件制備的FeGa/PMN-PT(011)多鐵異質(zhì)結(jié)，研究了不同制備工藝對結(jié)構(gòu)樣品磁性的影響，在直流濺射條件下制備了性能良好并具有一定磁電耦合效應(yīng)的樣品

4、。在制備的FeCo/PMN-PT(011)多鐵異質(zhì)結(jié)中，實(shí)現(xiàn)了電場對樣品磁各向異性和自然共振頻率1.6GHz-3.1GHz的調(diào)控。這些結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的磁電耦合通過壓電相和鐵磁相之間的應(yīng)變耦合實(shí)現(xiàn)的，而自然共振頻率的漂移是由電場對樣品磁各向異性的調(diào)控導(dǎo)致。
　　利用磁控濺射設(shè)備在PMN-PT(011)基片制備了FeCo/Ta多層膜體系，這種結(jié)構(gòu)還幾乎未見人報道，通過改變連續(xù)改變非磁性層厚度發(fā)現(xiàn)了樣品磁性參數(shù)隨非磁性層厚度的振蕩性變化，這

5、種變化是由于振蕩性的RKKY層間交換耦合導(dǎo)致的。這種層間交換耦合作用能對磁性多層膜的自發(fā)磁化方向進(jìn)行影響并能影響整體結(jié)構(gòu)的磁電耦合性質(zhì)。通過改變FeCo層厚度，發(fā)現(xiàn)FeCo層厚度的改變可以對結(jié)構(gòu)磁性以及磁電耦合效應(yīng)產(chǎn)生影響，并在結(jié)構(gòu)為FeCo(4.5nm)/Ta(5nm)多層體系中實(shí)現(xiàn)了電場對磁各向異性250Oe-480Oe和自然共振頻率3.5GHz-5.5GHz范圍的調(diào)控，一定程度上提高了調(diào)控范圍。這種結(jié)構(gòu)可能在多功能可調(diào)微波器件的研