鐵鈮酸鋇-鐵氧體層狀磁電復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、近年來(lái)，電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)生日新月異的變化，電子元器件的小型化與輕型化、環(huán)保化已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，也因此小體積多功能化的電子材料引起人們持續(xù)的廣泛的關(guān)注。越來(lái)越多的學(xué)者將目光投向多功能性的電子集成材料，鐵電和鐵磁材料被廣泛地應(yīng)用于電子信息產(chǎn)業(yè)，如何在電子的產(chǎn)業(yè)中利用鐵電相、鐵磁相的性能，制造出體積小、但是功能很全面的材料已經(jīng)是現(xiàn)在科研人員的研究側(cè)重點(diǎn)。單純的鐵電材料、鐵磁材料，它們的性能比較單一，具有多重性能的功能材料是無(wú)法通過(guò)單一的單相材料

2、獲得多種性能的。在這之后的科學(xué)研究中，學(xué)者們又陸陸續(xù)續(xù)的發(fā)現(xiàn)了許多的單相的磁電材料。單相的磁電材料是即擁有磁性能又擁有電性能的單相材料，但是大部分的單相的磁電材料是不能應(yīng)用于我們的實(shí)際生產(chǎn)中的，這是由于單相的磁電材料具有低居里溫度，而且其要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于室溫。在室溫下，單相的磁電材料是沒(méi)有磁電效應(yīng)的，這也就表明了它的應(yīng)用價(jià)值。在生產(chǎn)制備中，制備單相的磁電材料的工藝比較繁瑣，成本高，不適用于投入產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)。由于單相的磁電復(fù)合材料的性能、制備

3、條件、成本等各個(gè)方面，都遜色于磁電復(fù)合材料，所以說(shuō)，磁電復(fù)合材料也就越來(lái)越受到人們的重視。磁電復(fù)合材料是由鐵電材料和鐵磁材料通過(guò)一定的工藝方法和手段復(fù)合到一起，并得到集電學(xué)性能和磁性能于一身的材料，磁電復(fù)合材料相對(duì)于單相的磁電材料來(lái)說(shuō)，其在性能上擁有更高的居里溫度。在復(fù)合的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行劃分，磁電復(fù)合材料可以劃分為0-3型、2-2型、1-3型的磁電復(fù)合材料。其中2-2型的磁電復(fù)合材料指的是具有層狀結(jié)構(gòu)的，利用鐵電相、鐵磁相進(jìn)行相互交替的疊層

4、，進(jìn)而形成層狀的結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)的磁電復(fù)合材料利用其在結(jié)構(gòu)和性能上的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)有的研究領(lǐng)域得到廣泛的熱議。在本論文中，采用了2-2型的層狀結(jié)構(gòu)制備方法，經(jīng)過(guò)高溫進(jìn)行燒制，制得了2-2型的層狀的無(wú)鉛磁電復(fù)合材料。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴選擇固相法制備Ba(Fe0.5Nb0.5)O3/Bi0.2Y2.8Fe5O12(BFN/BYIG)層狀磁電復(fù)合材料，為三層結(jié)構(gòu)，鐵磁相-鐵電相-鐵磁相。在制備BFN/BYIG的層狀磁電復(fù)合材料中，利

5、用SEM觀察材料的層界面，發(fā)現(xiàn)在其接觸層上并沒(méi)有太多的擴(kuò)散現(xiàn)象，而且結(jié)構(gòu)致密，氣孔等缺陷也少。而且 BFN/BYIG的層狀材料在100 Hz~1 MHz頻率下，介電常數(shù)比較大，但是介電損耗較低，展現(xiàn)出了良好的磁電性能。⑵采用流延法制備2-2型層狀結(jié)構(gòu)的BFN/BYIG磁電復(fù)合材料。通過(guò)流延法制備的多層結(jié)構(gòu) BFN/BYIG復(fù)合材料相較于固相法制備的來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)更加致密，相與相之間的結(jié)合更加良好，通過(guò)掃面得到斷層掃描圖可以看到，致密性非常的

6、良好。相較于固相 BFN/BYIG磁電復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，介電常數(shù)更加高然而介電損耗反而更低，這也許是由于通過(guò)流延制備的層狀結(jié)構(gòu)界面結(jié)合效果好，多層效果極化作用大，有利于界面極化等極化機(jī)制的產(chǎn)生。⑶選擇固相法制備Ba(Fe0.5Nb0.5)O3/Ni0.8Zn0.2Fe2O4(BFN/NZFO)層狀磁電復(fù)合材料，同樣是三層結(jié)構(gòu)。三層磁電復(fù)合材料結(jié)構(gòu)致密，并且兩相之間沒(méi)有擴(kuò)散，沒(méi)有產(chǎn)生其余的第三相。2-2型層狀結(jié)構(gòu)的BFN/NZFO介電常數(shù)更加

7、穩(wěn)定、相對(duì)更高然而介電損耗反而也低。而且在鐵磁相 NZFO的作用下，磁性能也有提高，NZFO的含量越多，飽和磁化強(qiáng)度也就更高、磁導(dǎo)率數(shù)值也愈大。⑷采用流延法制備2-2型層狀結(jié)構(gòu)的BFN/NZFO磁電復(fù)合材料。在1300 oC的燒結(jié)溫度下，多層磁電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)更加致密，相結(jié)合更加緊密，沒(méi)有孔洞。流延法制備的多層結(jié)構(gòu)的材料介電常數(shù)更大然而介電損耗反而更低。多層結(jié)構(gòu)與流延法制備的0-3型 BFN/NZFO對(duì)比，在介電常數(shù)、介電損耗方面都多層