BSTZ-NZFO磁電復合薄膜的制備及性能的研究.pdf

1、磁電復合材料不僅擁有鐵磁性和鐵電性，而且還擁有磁電耦合性能，在電子元器件、信息儲存器、磁電傳感器等領域具有巨大的應用前景。目前，被廣泛使用的鉛基磁電復合材料，因其會對環(huán)境以及人體產(chǎn)生危害，導致該類復合材料在實際的應用中受到了諸多限制。因此，迫切地需要對無鉛磁電復合材料進行開發(fā)與研究。本文采用Sol-gel法結合旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備出了Sr和Zr摻雜的BaxSr1-xTi0.9Zr0.1O3鐵電相薄膜(BSTZ)和

2、Zn摻雜的Ni1-xZnxFe2O4鐵磁相薄膜(NZFO)，并且通過改變沉積順序制備了NZFO/BSTZ無鉛磁電復合薄膜和BSTZ/NZFO無鉛磁電復合薄膜。同時，本文還系統(tǒng)研究了鐵電薄膜、鐵磁薄膜以及磁電復合薄膜的微觀組織和性能。
　　首先，本文采用Sol-gel法結合旋涂工藝制備了不同Sr和Zr摻雜量的無鉛BSTZ薄膜。結果表明:700℃退火時，BSTZ薄膜由BaTiO3(BTO)主相組成，沒有形成第二相;此外，得到的BSTZ

3、薄膜表面致密、無孔洞，薄膜與襯底之間的分界面平整、清晰;Sr和Zr的摻雜會改變BTO薄膜的鐵電性能，雖然BSTZ薄膜的鐵電性能會隨著Sr摻雜量的增加在一定程度上降低，但是其介電常數(shù)(εr)卻是在不斷提高，介電損耗(tanδ)是在降低的。當Sr摻雜量為20％時，BSTZ薄膜表現(xiàn)出相對較好的鐵電性能和介電性。
　　然后，采用Sol-gel法結合旋涂工藝制備了不同Zn摻雜量的NZFO薄膜，結果表明:當退火為650℃時，NZFO薄膜完全由

4、NiFe2O4(NFO)主相形成，沒有其它雜相生成。此外，NZFO薄膜表面致密、無孔，薄膜與襯底之間的分界面清晰、平整;Zn摻雜的NZFO薄膜隨著摻雜量的增加，飽和磁化強度(Ms)和矯頑力(Hc)都在增大，這表明Zn的摻雜可有助于提升鐵磁薄膜的鐵磁性能。當Zn摻雜量為20％時，NZFO薄膜擁有最佳的鐵磁性能。
　　最后，采用Sol-gel法結合旋涂工藝在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上，將Ba0.8Sr0.2Ti0.9Zr0.1O

5、3鐵電相薄膜和Ni0.8Zn0.2Fe2O4鐵磁相薄膜按照不同沉積順序，制備出了NZFO/BSTZ無鉛磁電復合薄膜和BSTZ/NZFO無鉛磁電復合薄膜。本文還重點研究了鐵電相和鐵磁相的不同沉積順序對磁電復合薄膜微觀結構和磁電耦合性能的影響。結果表明:這兩種磁電復合薄膜都不僅擁有鐵電性、鐵磁性，而且還擁有明顯的磁電耦合性能;BSTZ/NZFO薄膜的鐵電性能優(yōu)于NZFO/BSTZ薄膜的鐵電性能，而NZFO/BSTZ薄膜的鐵磁性能要優(yōu)于BST