LaxBi1-xMnO3的制備與物性研究.pdf

1、自從1894年Currie通過晶體對稱性理論預測了磁電效應的存在以來,有關(guān)多鐵材料的研究已成為當前強關(guān)聯(lián)電子體系的一個研究熱點。多鐵材料同時具有鐵電或反鐵電、鐵磁或反鐵磁的性質(zhì),這種材料互補了純的(反-)鐵電或(反-)鐵磁材料的不足而同時呈現(xiàn)電和磁的有序性。對這類材料的研究包含豐富的物理內(nèi)涵,對于揭示結(jié)構(gòu)、磁性和電性之間的相互關(guān)系,以及開發(fā)性能優(yōu)異的功能材料,都具有重要意義。從基礎(chǔ)研究上來講,這些多鐵材料表現(xiàn)出豐富的物理內(nèi)容,如壓電效應

2、、磁電效應、磁介電效應以及各種相互作用之間的耦合,這些的現(xiàn)象激發(fā)了物理學研究人員的研究興趣。更重要的是,從應用研究上來講,對多鐵材料的研究和探索,不僅對當前的自旋電子學的應用有重要意義,而且為信息存儲、集成電路以及磁傳感器器件方面的研制提供了有效途徑。
　　本論文通過對多鐵性材料外延薄膜的應力、厚度效應的研究,探索了多鐵材料外延薄膜的不同膜厚、不同基片對晶體結(jié)構(gòu)、鐵電性、介電常數(shù)、漏電流、鐵磁性的影響。
　　整篇論文分為四章

3、。
　　第一章全面介紹了多鐵性材料的物理和薄膜的研究狀況。首先回顧了多鐵材料的發(fā)展歷史、匱乏機制和多鐵材料的各種物性,如晶體結(jié)構(gòu)、鐵電性、鐵磁性、多鐵性、磁電效應、磁介電效應。最后討論了多鐵材料的外延薄膜的制備方法,及影響鐵電性和鐵磁性的相關(guān)因素(如摻雜、襯底、膜厚、生長條件等)以及期待解決的問題。
　　第二章以LaxBi1-xMnO3陶瓷為研究對象,主要探討了不同鑭含量、不同燒結(jié)溫度和由于鉍易揮發(fā)而添加不同過量鉍含量的塊材

4、晶體結(jié)構(gòu)。隨著x的減少,燒結(jié)溫度在不斷的降低。通過XRD衍射圖發(fā)現(xiàn),隨著x減小,LaxBi1-xMnO3陶瓷晶體結(jié)晶有所改善,但晶體的結(jié)構(gòu)沒有變,依然是立方結(jié)構(gòu)。相同鑭含量的LaxBi1-xMnO3,隨著燒結(jié)溫度的增加,可以有效的減除雜相,晶體結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)變。相同鑭含量的LaxBi1-xMnO3,添加過量的Bi是為了彌補Bi具有揮發(fā)性而帶來的Bi的缺失,通過衍射圖譜發(fā)現(xiàn),添加不同過量的鉍基本全部揮發(fā),圖譜結(jié)構(gòu)竟然出奇的相似。

5、r>　　第三章,以La0.67Bi0.33MnO3和La0.12Bi0.88MnO3外延薄膜為研究對象,研究了晶格失配和薄膜厚度引起的外延膜晶體結(jié)構(gòu)變化。不同厚度的La0.67Bi0.33MnO3和La0.12Bi0.88MnO3外延薄膜被沉積到立方相的STO(001)和LSAT(001)單晶襯底上,XRD測試結(jié)果顯示,生長在單晶基底上的LBMO薄膜是單晶外延薄膜,具有與襯底相同的晶格取向;隨著膜厚的增加,LBMO外延膜的晶格經(jīng)歷應變到

6、馳豫的變化。此外,也對生長在不同單晶襯底上的LBMO外延膜(厚度相同)的結(jié)構(gòu)進行了對比研究,結(jié)果表明,其結(jié)構(gòu)變化與基底和薄膜的晶格失配度有關(guān)。
　　第四章,以La0.12Bi0.88MnO3(LBMO)外延薄膜為研究對象,主要研究了晶格失配和薄膜厚度對LBMO外延膜電磁性質(zhì)的影響。相同襯底不同厚度的LBMO外延膜,因為隨著膜厚的增加,薄膜中的電阻率增加,漏電流減小,介電常數(shù)增加,極化強度減小,磁化強度減小,Tp減小。此外,對相同厚