溶胶凝胶法制备2-2型磁电复合薄膜.pdf

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1、溶胶凝胶法制备2．2型磁电复合薄膜Magnetoelectriccompositethinfilmsof2-2typestructurederivedbyaSol—Gelprocess2011年3月主席：、司寿栖俳髫降易'l磁．委员导师：同f砍《峨匀次矾弑眨铷足刮瓠偶仑犬剥彀覆狲蝴亏Z右习弘援学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金鲤r工些盍堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权—金胆王些太堂可以将学位论文的全部

2、或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者虢傀签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：东手垢2乃阳．友纠r年穸V名期签日师字导签溶胶凝胶法制备2．2型磁电复合薄膜摘要磁电复合材料同时具备铁电和铁磁性能，不同铁性之间的耦合作用导致复合材料具有磁电效应等新的性能，这使得其在多功能器件中得到了广泛应用。这种复合材料在外磁场作用下能够产生介电极化或者在外电场作用下产生磁极化的特

3、性，既具有磁有序和铁电有序两种有序结构共存，同时两种有序结构之间又存在一定形式的耦合。相比块状复合材料，磁电复合薄膜是在纳米尺度上进行复合，使其拥有独特优点，能够在各种微型器件上得到广泛应用。其中，CoFe20dPb(Zro．53Tio．47)03(CFO／PZT)复合薄膜得到广泛研究和关注，这是因为CoFe；204具有大的磁致伸缩系数，Pb(Zro．53Tio．47)03有良好的压电特性，最终能耦合产生大的磁电电压系数。磁电复合薄膜有3种不同的复合方式，即0．3型、2—2型、1．3型。相比较来

4、说，2．2型复合结构更容易控制薄膜的生长，以及铁电相和铁磁相的相对体积分数，同时能显著降低薄膜漏电流的大小。因此，2．2型复合结构有一定的优点和应用潜力。本论文主要用溶胶一凝胶法在Pt／Ti／Si02／Si基片上旋涂制备了CoFe；20印'b(Zro．53Tio．47)03磁电复合薄膜，薄膜为2．2型层状复合结构。利用XRD和DSC结果，分析薄膜和粉体的热行为和退火工艺。通过薄膜表面和断面的SEM图像，研究薄膜的微观形貌，并系统研究了磁电复合薄膜的铁电、铁磁和磁电耦合性能，最后应用固体与分子经验

5、理论(EET)计算了PZT和CFO价电子结构。本文主要研究成果如下：首先制备了PZT和CFO的前驱体溶胶及粉体，分析了粉体的热行为，确定了薄膜最佳的热处理工艺和退火温度，并在此基础上采用溶胶凝胶法制备了2．2型结构的CFO．PZT磁电复合薄膜，薄膜结构为基片／PZT／CFO／PZT／CFO。实验研究了前驱体溶液的浓度、螯合剂柠檬酸添加量对薄膜微观形貌的影响，以期最终制备出微观形貌优良，界面清晰平整的磁电复合薄膜。低浓度的CFO前驱体溶胶有利于得到更好微观形貌的薄膜，柠檬酸的添加量能显著影响薄膜的

6、厚度。实验结果显示制备出的磁电复合薄膜具有优良的铁电和铁磁性能，和单相的铁磁和铁电薄膜具有一定的可比性。实验采用磁电测试系统测试了不同静磁场条件下的薄膜磁电电压系数，并研究了静磁耦合效应对复合薄膜磁电耦合性能的影响。实验结果显示复合薄膜具有优良的磁电耦合性能。最后应用固体与分子经验理论(EET)计算了铁电材料PbZr。Til嚎03以及铁磁材料CoFe204的价电子结构，并在此基础上分析了PZT和CFO的铁电和铁磁性能。计算结果与其它理论计算结果进行了对比，指出该经验理论用于研究PZT和CFO的可

7、行性和有效性。关键词：磁电效应；复合薄膜；静磁耦合；溶胶凝胶；价电子结构systems．BecauseofalargemagnetostrictivecoefficientofCoFe204andagoodpiezoelectriccoefficientofPb(Zr0．53Tio．47)03，CoFe204／Pb(Zr0．53Tio．47)03compositethinfilmshavestimulatedextensiveinterests．Magnetoelectricthinfilmsh

8、avethreedifferentnanostructuresincluding0-3type，2-2type，and1-3type．Incomparison，itiseasiertotakecontrolofthegrowthofhorizontalheterostructured(SO-called2-2typestructure)thinfilms．Ontheotherhand，2-2typestructurecansignificantlyreducestheleakagecurrent