【摘要】：磁電材料是一種集多種磁性能于一體的材料,不僅具有鐵電、鐵磁等鐵性能,而且這些鐵性能通過相互間的耦合,產生新的性能。比如鐵電與鐵磁間通過有序參量的耦合作用產生一種新的“磁電效應”。因這些材料在器件領域獨特的應用價值,正吸引越來越多人的研究。本文主要通過凝膠-凝膠法、脈沖激光沉積法(PLD)和磁控濺射法(MS)制備了BaTiO3(BTO)/CoFe2O4(CFO)/SrRuO3(SRO)和BTO/CFO/Ta2O5/SRO的磁電復合薄膜,并對其結構和性能進行了研究。首先采用溶膠-凝膠法制備了BTO單層薄膜,該BTO薄膜具有良好鐵電-光學性能,是良好的絕緣材料,電阻值約為1x1014?/cm。薄膜中存在可見光波段強烈的光致發(fā)光(PL)效應。薄膜PL譜的理論和實驗結果表明,禁帶間存在直接受有序-無序度影響的局域態(tài)。BTO薄膜的紫外-可見吸收光譜表明BTO薄膜是直接禁帶材料,禁帶寬帶約為3.02 eV。用溶膠-凝膠法制備均勻性好,致密度高,各組分相純的BTO、CFO陶瓷材料作為PLD制備復合薄膜的靶材。在(?00)取向的單晶SrTiO3(STO)上制備的CFO/BTO/SRO、CFO/BTO/Ta2O5/SRO復合薄膜質量良好,除了Ta2O5為非晶態(tài),SRO、BTO、CFO均沿襯底(?00)方向擇優(yōu)取向。CFO/BTO/SRO、CFO/BTO/Ta2O5/SRO復合薄膜均表現出良好的鐵電性,前者鐵電性弱于后者,兩者飽和極化強度分別37.3μC/cm-2和47.6μC/cm-2,說明緩沖層Ta2O5的能抑制BTO和SRO間的界面效應,提高復合薄膜鐵電性能。兩種復合薄膜磁性能相差不大,飽和磁化強度分別為130 emu/cm3和127 emu/cm3。從理論上分析計算了復合薄膜磁電耦合系數,在不考慮襯底夾持效應的情況下E31?=923 mv/cm-1Oe-1,考慮襯底夾持效應E31?極小。實驗測試CFO/BTO/SRO、CFO/BTO/Ta2O5/SRO復合薄膜磁電耦合系數分別為1E31? = 88 mv/ cm-1,2E31?=130 mv/cm-1Oe-1。說明高介電的Ta2O5緩沖層能通過抑制界面效應來提高復合薄膜鐵電性和減小襯底夾持作用,進而提高復合薄膜的磁電耦合性能。
[Abstract]:Magnetoelectric material is a kind of material which integrates many kinds of magnetic properties. It not only has ferroelectric, ferromagnetic and other iron properties, but also produces new properties by coupling with each other. For example, a new "magnetoelectric effect" is produced by the coupling of ordered parameters between ferroelectricity and ferromagnetism. Because of their unique application value in the field of devices, these materials are attracting more and more research. In this paper, BaTiO3 (BTO) / CoFe2O4 (CFO) / SrRuO3 (SRO) and BTO/CFO/Ta2O5/SRO magnetoelectric composite films were prepared by gel-gel method, pulsed laser deposition method (PLD) and magnetron sputtering method (MS). Its structure and properties are also studied. Firstly, BTO monolayer thin films were prepared by sol-gel method. The BTO thin film has good ferroelectric-optical properties and is a good insulating material with a resistance value of about 1 x 1014 / cm ~ (-1). There is a strong photoluminescence (PL) effect in the visible band in the thin films. The theoretical and experimental results of PL spectra show that there are local states directly affected by the degree of order-disorder between the bandgap. The UV-Vis absorption spectra of BTO films indicate that the BTO films are direct bandgap materials, and the bandgap band gap is about 3.02 eV.. BTO,CFO ceramic materials with good homogeneity, high density and pure components were prepared by sol-gel method as targets for the preparation of composite films by PLD. The quality of CFO/BTO/SRO,CFO/BTO/Ta2O5/SRO composite films prepared on (? 00) oriented single crystal SrTiO3 (STO) is good, except that Ta2O5 is amorphous, and SRO,BTO,CFO is oriented in the direction of substrate (? 00). CFO/BTO/SRO, The CFO/BTO/Ta2O5/SRO composite films showed good ferroelectric properties, the former was weaker than the latter, and the saturation polarization of the two films was 37.3 渭 C/cm-2 and 47.6 渭 C / cm-2, respectively. The results show that the buffer layer Ta2O5 can inhibit the interfacial effect between BTO and SRO and improve the ferroelectric properties of the composite film. The magnetic properties of the two kinds of composite films have little difference. The saturation magnetization is 130 emu/cm3 and 127 emu/cm3., respectively. The magnetoelectric coupling coefficient of the composite thin film is calculated theoretically. The substrate clamping effect is considered in E31N 923 mv/cm-1Oe-1, without considering the substrate clamping effect. Very small. The magnetoelectric coupling coefficients of CFO/BTO/SRO,CFO/BTO/Ta2O5/SRO composite films were measured to be 1E31? = 88 mv/ cm-1,2E31?=130 mv/cm-1Oe-1., respectively. It is shown that the high dielectric Ta2O5 buffer layer can improve the ferroelectric properties of the composite thin films and reduce the substrate clamping by suppressing the interface effect, thus improving the magnetoelectric coupling performance of the composite films.
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.2

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