论文部分内容阅读
磁电效应是指由磁场诱导产生电极化或由电场诱导产生磁极化的现象。磁电复合材料有望获得室温下大的磁电耦合效应，因此在信息存储、自旋电子学、非线性磁光效应以及传感器等领域具有潜在的应用前景。其中，2-2型层状磁电复合材料因为制备工艺简单、漏导小等优点，同时具有丰富的物理内涵和潜在应用价值成为近年来研究的热点之一。 磁电复合材料的磁电效应主要来源于铁电相与铁磁相通过应力作用产生耦合，铁电薄膜的低电致应变以及铁电单晶的种类稀少使得获得可实际应用的磁电效应变得十分困难。反铁电材料在发生反铁电-铁电相变时会诱导产生很大的应变，使得反铁电材料成为磁电复合材料中很好的选择。 本文以Pb(Zr, Ti)O3(PZT)基反铁电材料与La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)铁磁薄膜构建的磁电复合薄膜体系为研究对象，采用化学溶液法分别制备La0.7Sr0.3MnO3/Si铁磁薄膜，Pb0.97La0.02(Zr0.95Ti0.05)O3/La0.7Sr0.3MnO3/Si(PLZT/LSMO)磁电复合薄膜，并对其微结构，磁性能及电性能进行表征。同时，在抛光的(Pb0.97La0.02)(Zr0.58 Sn0.3025Ti0.1175)O3(PLZST)上生长了LSMO铁磁薄膜，构建了LSMO/PLZST磁电复合薄膜新体系，并研究了该复合薄膜的微结构、磁电阻效应和磁电耦合性能。主要研究内容如下: 一、PLZT/LSMO/Si磁电复合薄膜的生长与性能研究 研究了LSMO前驱体溶液中La过量对LSMO薄膜的形貌和性能的影响规律，采用La过量2％的前驱体溶液制备了表面平整，室温下电阻率为0.1Ω·cm的LSMO/Si铁磁薄膜。既具有良好的铁磁性能，又可以作电极使用。在此基础上采用化学溶液法制备了PLZT/LSMO/Si磁电复合薄膜，复合薄膜具有良好的反铁电性能。其介电常数随PLZT薄膜厚度的增加而增大，在厚度为305nm时达到840。这与复合薄膜的界面层影响有关。采用Maxwell-Wagner模型描述了PLZT/LSMO/Si复合薄膜的介电常数随频率的变化关系。 二、LSMO/PLZST复合薄膜的生长与性能研究 制备了不同厚度的LSMO/PLZST薄膜，随厚度的增加，薄膜晶粒增大，晶界缺陷增加，磁性能及导电性能减弱，磁输运性能增强。比较了LSMO/Si铁磁薄膜和LSMO/PLZST复合薄膜的电输运和磁性能，发现生长在PLZST陶瓷衬底上的LSMO薄膜在10-250K温度范围内具有增强且良好温度稳定性的磁电阻值。对LSMO/PLZST施加沿厚度方向的电场，在300K时，电阻变化率-电场的变化关系表现为对称的方形回线;随着温度的降低，在105K时，曲线呈现为类似蝴蝶形的不闭合曲线。表明在室温下，影响薄膜电输运性能的因素是由反铁电-铁电相变诱导应变导致的应变效应。