晶粒可控BaTiO3-CoFe2O4磁电复合陶瓷制备及生长机制研究

采用全溶液络合法合成了BaTiO3-CoFe2O4混合粉体,用X射线衍射仪对反应产物进行了表征,分析了不同热处理温度对粉体合成的影响.用X射线衍射仪、扫描电镜对由前述预制粉体烧成的磁电陶瓷进行了微观表征,观测到由不同热处理粉体烧成的陶瓷晶粒形貌显著不同,形成了可控晶粒的磁电耦合材料.以全溶液法合成的该磁电陶瓷中,两相晶体各自析出长大,同时CoFe2O4依附于BaTiO3上生长,两种晶体因共格而形成良好的相界面层,对获得较好的磁电耦合性能作用明显.     

异质外延MgO/SrTiO3薄膜中界面应力研究

本文利用激光分子束外延(LMBE)技术在SrTiO3(100)单晶基片上外延生长MgO薄膜，同时又在MgO(100)单晶基片上外延生长SiO3(STO)薄膜。通过反射高能电子衍射(RHEED)仪原位实时监测薄膜生长，研究薄膜的生长过程。并结合X射线衍射(XRD)仪来分析在不同的生长条件下，不同应力对薄膜外延生长的影响。在压应力情况下，MgO薄膜在STO基片上以单个晶胞叠层的方式生长，即以“Cubicon Cubic”方式进行外延；在张应力情况下，由于膜内位错较多，STO薄膜在MgO基片上以晶胞镶嵌的方式进行生长，即以“Mosaic”结构进行外延；提高生长温度，可以减少膜内位错，提高外延质量，使STO薄膜在MgO基片上以较好的层状方式外延生长。     

AlN/FeCoSiB磁电复合薄膜的制备及其逆磁电效应研究

借助射频磁控溅射成功制备了AlN/FeCoSiB磁电复合薄膜, 探讨了退火条件对AlN薄膜压电性能和FeCoSiB薄膜磁性能的影响, 并研究了其逆磁电响应。结果显示, 500℃退火处理的AlN薄膜具有高度(002)择优取向和柱状生长结构; 经过300℃退火后FeCoSiB薄膜的磁场灵敏度提高。该磁电复合薄膜的逆磁电电压系数(α_CME)在偏置磁场(H_dc)为875 A/m时达到最大值62.5 A/(m·V); 且磁感应强度(B)随交变电压(V_ac)的变化呈现优异的线性响应(线性度达到1.3%)。这种AlN/FeCoSiB磁电复合薄膜在磁场或电场探测领域具有广阔的应用前景。     

多铁性BaTiO3/La2/3Sr1/3MnO3复合薄膜的制备及其强磁电效应的研究

使用脉冲激光沉积技术,在(001)取向的LaAlO3(LAO)单晶基片上外延生长了BaTiO3/La2/3Sr1/3MnO3(BTO/LSMO)双层复合薄膜.电学和磁学性能的研究显示复合薄膜具有较低的相对介电常数(εr=263),优良的铁电和铁磁性能以及高于室温的铁磁居里温度(Tc=317 K).复合薄膜的磁电电压系数(αE)为176 mV/A,高于同类结构磁电系统一个数量级,相应的界面耦合系数k值为0.68,表明铁磁层和铁电层界面之间存在较大程度的耦合.     

2-2型无铅磁电复合薄膜材料的研究现状及展望

磁电复合薄膜材料具有较强的磁电转换效应,可以实现磁、电信号的直接转换,其中无铅磁电复合薄膜材料因具有环境友好、性能优越等特点,在电子器件中有着广阔的应用前景。首先介绍了磁电复合薄膜材料的种类和主要特点,论述了磁电复合薄膜磁电耦合的机理以及获得高磁电性能的方法;然后阐述了研发无铅磁电复合材料的原因和目前几种典型的无铅磁电复合材料的主要特点,以及2-2型无铅磁电复合材料制备方法的最新进展;最后提出了目前该材料研究中存在的问题和进一步的研究方向。     

磁电复合薄膜材料的理论和实验研究进展

磁电复合薄膜材料由铁磁相和铁电相复合而成,其在一定温度范围内不仅同时具有铁磁性、铁电性,而且更重要的是具有磁电耦合效应或磁电效应,已成为目前功能材料领域新的研究热点之一。阐述了磁电复合薄膜的磁电耦合机制,介绍了磁电复合薄膜的分类和特点;综述了磁电复合薄膜理论研究中几种主要的研究方法,并论述了实验研究的进展;最后指出了目前磁电复合材料研究中存在的问题和发展趋势。     

Fe3O4缓冲层对CoFe2O4薄膜磁性能的影响

采用射频磁控溅射在基片Si（100）和Fe3O4（20nm）/Si（100）上制备了钴铁氧体（CoFe2O4）薄膜，制备的薄膜在空气气氛中进行300～1000℃的退火处理，采用XRD、VSM分析了薄膜的微结构以及磁性能。结果表明，制备的钴铁氧体薄膜均具有尖晶石结构，Fe3O4缓冲层薄膜促进了钴铁氧体薄膜的结晶，但降低了钴铁氧体薄膜的垂直各向异性和垂直于膜面方向的矫顽力，而钴铁氧体薄膜的磁化强度和矩形度得到了一定的提高。     

钛酸铋铁电薄膜的改性及其复合薄膜的磁电耦合效应研究

对铋层状钙钛矿结构钛酸铋无铅铁电薄膜的制备、改性、失效行为,以及钛酸铋-铁酸钴多铁复合材料进行了研究。通过分析A位和B位离子的极化率和半径关系,设计了一系列复合掺杂钛酸铋基无铅铋层状钙钛矿铁电体系,并制备出了一系列性能优良的单掺杂和复合掺杂的钛酸铋基无铅铁电薄膜,结果表明A位La~(3 )、Nd~(3 )、Eu~(3 )掺杂,B位V~(5 )、Zr~(4 )、Mn~(4 )都可以明显提高薄膜的性能,特别是A位Nd~(3 )掺杂可以很好地提高剩余极化强度和抗疲劳性,B位Mn~(4 )掺杂可以降低矫顽场和漏电电流,有望突破无铅铁电薄膜的应用瓶颈;同时,研究了铁电薄膜及其在辐照条件下的疲劳、保持性能损失和印记失效等失效行为,提出了一个能合理解释印记失效的双界面层的理论模型;还利用化学溶液沉积法制备了不同复合结构(颗粒复合和层状复合)的Nd掺杂钛酸铋/铁酸钴多铁薄膜,并研究了不同复合结构中的磁电耦合效应,研究发现在铁电/铁磁多铁复合材料中,铁电/铁磁界面处两种不同材料之间的原子相互耦合对磁电耦合效应具有很大的贡献。     

低温烧结CoFe2O4-(PZN-PZT)多铁复合材料磁电性能研究

采用传统陶瓷工艺和低温烧结制备了CoFe₂O₄-(PZN-PZT)多铁复合陶瓷, 研究了混合方式、PZT包覆和成分变化对其结构、磁性能、磁电耦合性能的影响。XRD图谱和TEM照片显示, 采用溶胶-凝胶和包覆搅拌混合的方法获得了CoFe₂O₄/PZT核壳结构粉末, 在CoFe₂O₄表面形成了10~20 nm的钙钛矿PZT壳层。EDS结果显示, 低温烧结和阻挡层可以有效抑制两相间的元素扩散。SEM照片和磁电性能结果显示, 相对未包覆研磨混合工艺, 包覆搅拌混合可以提高磁性颗粒复合含量, 获得较好烧结匹配性, 有效提高材料的磁电耦合性能。研究结果表明, 包覆搅拌混合制备体积比为4:6的CoFe₂O₄-(PZN-PZT)样品, 经1000℃烧结, 在10 kHz下获得最大磁电耦合系数(18.3 mV/(cm·Oe))。     

氧化物La—Ca—Mn—O巨磁电阻薄膜的制备有其结构特性的研究

采用磁控溅射方法在ＺｒＯ２（００１），Ｓｉ（００１）和玻璃衬底上成功地制备了Ｌａ－Ｃａ－Ｍｎ－Ｏ巨磁电阻薄膜。Ｘ－射线分析表明，ＺｒＯ２的晶格常数与ＬＣＭＯ的晶格常数失配虽然较大，仍可得到较好的ＬＣＭＯ薄。膜。在Ｓｉ片上难以制备出致密完整的ＬＣＭＯ薄膜，其原因有待查明。     

Magnetoelectric effect of the multilayered CoFe2O4/BaTiO3 composites fabricated by tape casting

This paper presents the structural, ferroelectric, ferromagnetic, resonance and magnetoelectric (ME) properties of multilayered ME composites fabricated using tape casting method. The compositions corresponding to CoFe₂O₄ (CFO) with particle size of ~150?nm and BaTiO₃ (BTO) with particle size of ~100?nm were chosen as ferromagnetic and ferroelectric phases, respectively. Delamination was found at the interface between CFO and BTO layers, which was related to the residual stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the two layers. The largest direct magnetoelectric and converse magnetoelectric coefficients of the multilayered ME composite were, respectively, 36?μV/cm?Oe at a bias magnetic field of 2,800?Oe and 1.16?×?10^?3?G/V at a frequency of 30?kHz. In addition, the corresponding interfacial coupling coefficient was calculated to be 3.2?×?10^?5. For the multilayered ME composite, a resonance frequency of 4.96?MHz and a bandwidth of 40?kHz were obtained using capacitance-frequency spectrum method.     

添加助烧剂对CoFe_2O_4/BaTiO_3复相多铁材料性能的影响

采用固相合成法制备出尖晶石结构CoFe_2O_4粉末和钙钛矿结构BaTiO_3,并按照2∶8的摩尔比将粉末混合,随后添加不同的助烧剂。研究多种助烧剂对制备出的CoFe_2O_4/BaTiO_3复相多铁材料成分、微观形貌、介电性能、铁电性和磁性能的影响。结果表明:仅添加助烧剂Bi2O3,难以达到烧结致密的目的;当助烧剂中含有CaCO3-SiO2时,有效提高了CoFe_2O_4/BaTiO_3复相多铁材料的烧结性能,在相同的烧结温度下,CoFe_2O_4/BaTiO_3复相多铁材料致密度得到提升,且介电性能、铁电性、磁性能均有一定程度的优化。     

Electrical and dielectric behaviors of composite CoFe2O4–BaTiO3 thick films

Composite (x)CoFe₂O₄–(1 ? x)BaTiO₃ thick films were prepared on alumina substrate by electrophoretic deposition technique using CoFe₂O₄ and BaTiO₃ nanopowders. X-ray diffraction indicated that the films consisted of both spinel CoFe₂O₄ and perovskite BaTiO₃ phase. Microstructures of the deposited films were examined using SEM technique. Electrical and dielectric properties of the thick films were investigated. At CoFe₂O₄ concentration of 55%, the composite thick film showed an abrupt rise in dc conductivity, which was attributed to percolation effect.     

水热合成CoFe_2O_4/Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3颗粒磁电复合材料中的零偏置现象

通过水热法分别制备CoFe_2O_4和Bi0.5Na0.5TiO3纳米粉。将两种粉末均匀混合,经成型和共烧工艺制备了xCFO-(1-x)BNT颗粒复合磁电材料(质量分数x为0.3,0.4,0.5)。X射线衍射(XRD)和SEM扫描电子显微镜(SEM)分析表明,复合陶瓷保持了较纯净的钙钛矿(BNT)和尖晶石结构(CFO)。振动样品磁强计(VSM)测试表明,这种材料在室温下具有良好的铁磁性。当磁场频率为1KHz时,950℃烧结的复合磁电材料(x=0.3)具有最大的磁电转换系数,约为47.4mV/Oe·cm;且发现当磁场为零时,该复合材料磁电转换系数不为零,在谐振点处仍具有1.2V/Oecm的磁电转换系数。这是一种可以应用于零场和中频的磁电复合材料。     

CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子及CoFe2O4/多孔碳的制备及其电磁性能研究

在5% H₂+95% N₂气氛下,还原CoFe₂O₄纳米粒子制备了CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子;以焙烧黄麻纤维得到的多孔碳纤维为碳源用水热法将CoFe₂O₄纳米粒子负载到多孔碳中,制备出CoFe₂O₄/多孔碳。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、同步热分析仪等手段对材料进行表征,并使用矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数和微波吸收性能。结果表明,CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子和CoFe₂O₄/多孔碳的微波吸收性能明显优于CoFe₂O₄纳米粒子。CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子的有效频宽(反射损耗<-10 dB的频率宽度)可达4.8 GHz。CoFe₂O₄/多孔碳的有效频宽可达6 GHz,覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz)。这些材料优异的微波吸收性能,可归因于合适的介电常数、大的介电损耗、多孔结构以及介电损耗和磁损耗的协同作用。     

Magnetoelectric Effect in Ba0.5Sr0.5TiO3/CoFe2O4 Thin Film Prepared by Pulsed Laser Deposition Method

Magnetoelectric materials have attracted considerable attention for several decades owing to their both magnetic and electric properties. The magnetoelectric multilayer, Ba_0.5Sr_0.5TiO₃/CoFe₂O₄, has been fabricated by the aid of pulsed laser deposition technique and after fabrication characterized by X-ray diffraction pattern and magnetoelectric effect. Sufficient magnetoelectric coefficient has been observed in samples with increasing biased magnetic field. Our results suggest that magnetoelectric coupling effect may be tuned by interlayer properties and biased magnetic field which show the capability of use in nonvolatile memory, phase shifter, and sensor applications.     

Magnetic Properties of Nanocrystalline CoFe2O4/ZnFe2O4 Bilayers

Nanocrystalline spinel CoFe₂O₄/ZnFe₂O₄ bilayers were deposited by the pulsed laser deposition technique on amorphous fused quartz substrate at different substrate temperatures ranging from room temperature to 750?°C. The magnetic properties of the bilayers and of the single layer films deposited in identical conditions were studied at 300?K and at 10?K. Magnetic properties of the bilayers, in general, were found to be in between the individual values of the single layers. Magnetic measurements at 10?K clearly showed a two stepped magnetic hysteresis loop corresponding to the switching of the magnetic moments of the soft ZnFe₂O₄ and the hard CoFe₂O₄ layers. A study was also carried out by changing the thickness of ZnFe₂O₄ layer in the bilayer. This study showed that the magnetic properties of the bilayers even at room temperature can be controlled to some extent by changing the thickness of the soft ZnFe₂O₄ layer while maintaining a low substrate temperature of 350?°C.