Sr3Co2Fe24O41六角鐵氧體化學態(tài)、電學和磁學性能研究.pdf

1、Co2Z型六角鐵氧體Sr3Co2Fe24O41具有高起始磁導率、高共振頻率、較好的熱穩(wěn)定性和低損耗等優(yōu)異的軟磁性能。因此,在高頻微波段電子器件中具有廣泛的應用前景。近年來,在Z型六角鐵氧體Sr3Co2Fe24O41中發(fā)現(xiàn)的室溫低場巨磁電稱合效應,使得該材料進一步成為磁電傳感器、低功耗邏輯器件、信息存儲領域的熱門研究材料。但是目前已報道的對該材料化學態(tài)、交流電學性質(zhì)和摻雜改性方面的研宄還很少。另一方面,集成電子技術(shù)的發(fā)展對器件向小型化的轉(zhuǎn)

2、變提出了更高的要求。因此,電子器件對二維薄膜材料的需求越來越多,而Sr3Co2Fe24O41薄膜材料方面的研究還未見報道。
　　本文針對上述問題,系統(tǒng)研宄了Z型六角鐵氧體Sr3Co2Fe24O41的化學態(tài)、直交流電學性質(zhì)和不同摻雜濃度下的磁性能。同時,在Sr3Co2Fe24O41外延薄膜制備方面上也做了一點探索性的工作。本文的具體研宄內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　首先,研究了Sr3Co2Fe24O41材料的化學態(tài)。結(jié)果表明Sr3Co

3、2Fe24O41空氣燒結(jié)樣品中Fe3+和Fe2+離子都存在,Fe2+的出現(xiàn)可能是在高溫燒結(jié)中氧空位的出現(xiàn)。Fe2+的出現(xiàn)影響了鈷元素的價態(tài),一部分Co2+被氧化成了Co3+。Sr3Co2Fe24O41材料中磁性離子的化學態(tài)總體與具有相似成份的尖晶石結(jié)構(gòu)材料的相似。
　　其次,研究了Sr3Co2Fe24O41材料的交直流電學性質(zhì)。直流電學性質(zhì)表明Sr3Co2Fe24O41呈現(xiàn)明顯的半導體性,300K時電阻值達到3.8*108Q.cm

4、,活化能為0.53eV。阻抗模譜顯示材料是非德拜型特征,材料中有介電弛豫。由變溫阻抗模譜計算出來的活化能大約是0.74eV。
　　再次,系統(tǒng)地研宄了Ba2+和Zn2+離子取代對Sr3Co2Fe24O41微結(jié)構(gòu)的影響,并研宄了摻雜對Sr3Co2Fe24O41在不同溫度下的磁性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,Ba2+和Zn2+取代時,發(fā)現(xiàn)在合適的燒結(jié)溫度都得到了純度較高的Z相材料。隨著Ba2+摻雜量的增加,飽和磁化強度總體有減小的趨勢,矯頑力沒有

5、明顯的變化規(guī)律。隨著Zn2+摻雜量時,飽和磁化強度總體有先增大再減小的趨勢,矯頑力也沒有明顯的變化規(guī)律。另一方面,隨著測試溫度的降低,樣品都呈現(xiàn)很好的軟磁性能,沒有出現(xiàn)磁相變,同時飽和磁化強度變大。
　　最后,嘗試研宄了Sr3Co2Fe24O41外延薄膜的制備工藝和磁性能。實驗結(jié)果表明薄膜為外延生長,同時在基片與薄膜界面形成了一層中間層。進一步從計算得到的晶面間距和高分辨TEM圖判斷Sr3Co2Fe24O41薄膜中具有Z相特征的“