多鐵性材料外場調控介電性質研究.pdf

1、隨著人們對信息存儲和信息處理方面的要求逐步提高，存儲器件的多功能化是必由之路。因此，對同時具有磁性和鐵電性、有望實現(xiàn)磁電相互調控的多鐵性材料的研究成為信息存儲技術日趨提升的需要，具有重要的科學意義和應用前景。雖然人們已在相關領域開展了一些工作，但是在該體系中還存在一些亟待解決的問題，比如如何實現(xiàn)在室溫附近的低場調控，并且很多材料的多鐵性起源尚不十分明確。
　　 針對上述問題，本論文主要研究了若干多鐵性材料的介電特性及其外場調控性

2、質，探索了獲得低場室溫的介電可調性的途徑，初步討論了介電調控的起源及其與結構、磁、鐵電和多鐵性的關系。論文內容共分為六章，每章的主要內容分別概括如下：
　　 第一章主要綜述了多鐵性材料的研究進展，對每一類多鐵材料的磁及鐵電起源進行了概述，并詳細介紹了“電子鐵電體”LuFe2O4的結構和物理性能，討論了電荷有序態(tài)對其磁電調控的重要意義。
　　 第二章我們研究了LuFe2O4 體系的結構及光譜學特性，以及Mn 摻雜的LuFe

3、2O4 體系的介電及多鐵性質。發(fā)現(xiàn)在LuFe2O4的亞鐵磁和鐵電轉變溫度附近，均觀察到了晶胞參數(shù)、Fe-Fe 層間間距的異常變化。與此同時，拉曼和紅外振動模的峰值頻率隨著溫度的變化發(fā)生了相應的移動，并在磁和鐵電轉變處也出現(xiàn)了臺階狀的突變。該結果證明了該體系中存在結構和磁性、鐵電性之間的內在關聯(lián)。另一方面，對LuFe2-xMnxO4(0≤x≤1)體系的磁性、介電及其磁/電場調控的研究表明，Mn摻雜抑制了體系中Fe3+和Fe2+離子之間的電

4、荷漲落和電子躍遷，使磁有序溫度、介電常數(shù)和損耗降低。并且在這些樣品中觀測到了室溫下的低磁/電場可調的介電特性。
　　 第三章研究了石榴石型鐵氧體Lu3Fe5O12的多晶和薄膜樣品的基本性能。發(fā)現(xiàn)不同退火條件對該Lu3Fe5O12多晶樣品中氧含量有著重要的影響，進而引起磁性及介電性質的變化。結果表明，經過氧氣退火處理的樣品具有最低的介電損耗值。在此基礎上，利用磁控射頻濺射方法對Lu3Fe5O12外延薄膜樣品的制備工藝進行了初步的探

5、索，發(fā)現(xiàn)不同的沉積溫度、氣氛、退火條件等對該系列薄膜的磁性有著及其重要的影響。
　　 第四章介紹了可能的電荷有序多鐵材料La1-xCaxMnO3電場調控的介電特性。
　　 通過研究不同組分(0.6≤ x≤ 0.8)的La1-xCaxMnO3介電及阻抗特性，發(fā)現(xiàn)該體系中存在很大的介電調制效應，10 V/cm的電場下就有80％以上的介電常數(shù)變化，并且發(fā)現(xiàn)其調制效應與Maxwell-Wagner 非本征效應密切相關，同時電荷有

6、序態(tài)的穩(wěn)定性也決定著介電調制的大小和可調頻率范圍。
　　 第五章研究了(1-x)La2NiMnO6-(x)La2/3Sr1/3MnO3復合體系的磁介電效應。發(fā)現(xiàn)該體系中存在著較大的室溫磁介電效應，并且其磁介電數(shù)值隨著x非單調變化，在x=0.4時最大，該組分樣品在1kOe的磁場下可以獲得20％的室溫磁介電變化。該體系在較寬的溫度和頻率范圍內都能觀察到較強的磁介電效應。
　　 第六章介紹了光學浮熔區(qū)法生長Y/DyMnO3多鐵