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随着人们对于信息存储及其处理的要求逐步提高,基于磁性电子元器件的存储器件在响应速度、尺寸大小、功耗以及噪声上的局限性突显,寻找新型信息功能材料就此成为信息技术发展的重要突破口。多铁性材料是指同时具有两种或者两种以上的铁性(铁磁、铁电、铁弹及铁性涡旋)的一类新型功能材料。其不但具备多重铁性,而且不同铁性之间可能存在一定的耦合,从而可以实现各种功能相互调控,具有丰富的物理背景和巨大的应用前景。因此多铁性材料成为近些年凝聚态物理学和材料学研究的热点之一,同时也是未来信息存储与探测技术领域重要的候选材料之一。 目前多铁性材料的研究方向主要分为两个:一是具有铁电、铁磁(反铁磁)耦合性的单相多铁性材料,以及基于磁电耦合作用的过渡金属氧化物。二是自2001年以来快速发展的磁电复合多铁材料,其克服了绝大多数单相多铁材料相变温度低且磁电耦合效应微弱的缺点,实现了室温下较强的磁电耦合。本论文研究主要针对这两个研究方向,选取不同材料体系来探究其中的磁电现象,即研究MnTiO3陶瓷中氧空位导致的自旋玻璃和磁性增强现象,以及NiFe合金薄膜与PMN-PT单晶组成的复合结构中的磁电耦合问题。主要创新成果如下: 1.首次在氮气气氛中合成的MnTiO3陶瓷中发现自旋玻璃转变,转变温度TSG为41K;10K时磁滞回线显示样品中存在铁磁性,并具有交换偏置效应,测试场为4T时交换偏置场可达385Oe。与之产生鲜明的对比的是,空气气氛中制备的MnTiO3并没有出现上述现象。通过分析我们认为氮气中制备的样品含有大量氧空位,而这些氧空位改变临近锰离子的价位,进而造成Mn-O-Mn超交换及双交换作用,当氧空位浓度达到一定浓度,铁磁相形成并与反铁磁背景相互竞争从而产生自旋玻璃。此外,介电测量还发现氮气和空气中制备的样品出现具有不同机制的弛豫峰,证实了氧空位含量在两种样品中的不同。 2.利用磁控溅射在(011)切向的PMN-30%PT压电单晶衬底上制备了NiFe合金薄膜,并研究了外加电场对其面内面外磁性的影响。发现在不加电场的情况下,薄膜面内面外磁各向异性有着显著的不同。随着外加电场的增加,有着巨大压电响应的PMN-PT在电场作用下所产生的面内各向异性应变,使得具有磁致伸缩效应的NiFe薄膜的面内剩余磁化强度受到调控。在8kV电压下,其最大磁化调控率达到82%,而矫顽力没有发生明显变化。更为有趣的是,我们首次在该体系在面外方向获得剩余磁化以及偏置高低组态的调控。