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薄膜磁电复合器件具有尺寸小、界面耦合好等优点,其制备工艺与微电子工艺兼容,易于集成化和小型化,所以该类磁电器件受到了广泛的关注。但是相对于块材磁电器件,薄膜器件的磁电响应较弱,因此本文设计并制备了串并联型的多元薄膜磁电复合器件,通过不同的连接方式实现增强磁电响应、提高器件信噪比等目的。 本文主要探究单元之间不同连接方式对器件的磁电响应和信噪比的影响,为以后磁电器件的阵列化提供一些思路。首先设计多元磁电器件的结构,选择PZT作为压电层、FeCoSiB作为磁致伸缩层。通过COMSOL多物理场仿真软件构建仿真模型,仿真计算两个单元串联或并联时磁电器件的磁电响应系数及共振频率。结果表明,在低频下,两个单元串联的磁电电压响应是单个器件的两倍左右,两个单元并联的磁电电压响应与单个器件差别不大。通过仿真优化了器件的结构参数,并为实际实验提供了参考。 在器件仿真的基础上,深入研究了PZT/FeCoSiB磁电复合薄膜的制备工艺。采用溶胶凝胶法制备PZT薄膜,根据XRD、SEM、AFM、铁电测试和实验结果,PZT溶胶中添加PVP后,薄膜结晶效果更好、粗糙度低,具备110方向的择优取向,可得到1μm以上均匀致密的PZT薄膜。采用磁控溅射法制备FeCoSiB薄膜,磁退火诱导FeCoSiB的各向异性,降低薄膜的矫顽力,得到了表面平整具有良好磁学性能的FeCoSiB薄膜。 最后通过微电子工艺的方法制备微桥型多元磁电器件,搭建基于LabVIEW的磁电测试平台,测试器件性能。分别得到了串联、并联、单个器件的磁电电压响应与直流偏置磁场和交流激励磁场的关系。结果表明磁电单元并联可降低电压噪声,串联可增强磁电电压响应,串并联后均可提升器件信噪比。通过串并联的方式,提升了磁电器件的性能,增强了器件的最小检测限度至38nT。