论文部分内容阅读
自从1894年Currie通过晶体对称性理论预测了磁电效应的存在以来,有关多铁材料的研究已成为当前强关联电子体系的一个研究热点。多铁材料同时具有铁电或反铁电、铁磁或反铁磁的性质,这种材料互补了纯的(反-)铁电或(反-)铁磁材料的不足而同时呈现电和磁的有序性。对这类材料的研究包含丰富的物理内涵,对于揭示结构、磁性和电性之间的相互关系,以及开发性能优异的功能材料,都具有重要意义。从基础研究上来讲,这些多铁材料表现出丰富的物理内容,如压电效应、磁电效应、磁介电效应以及各种相互作用之间的耦合,这些的现象激发了物理学研究人员的研究兴趣。更重要的是,从应用研究上来讲,对多铁材料的研究和探索,不仅对当前的自旋电子学的应用有重要意义,而且为信息存储、集成电路以及磁传感器器件方面的研制提供了有效途径。 本论文通过对多铁性材料外延薄膜的应力、厚度效应的研究,探索了多铁材料外延薄膜的不同膜厚、不同基片对晶体结构、铁电性、介电常数、漏电流、铁磁性的影响。 整篇论文分为四章。 第一章全面介绍了多铁性材料的物理和薄膜的研究状况。首先回顾了多铁材料的发展历史、匮乏机制和多铁材料的各种物性,如晶体结构、铁电性、铁磁性、多铁性、磁电效应、磁介电效应。最后讨论了多铁材料的外延薄膜的制备方法,及影响铁电性和铁磁性的相关因素(如掺杂、衬底、膜厚、生长条件等)以及期待解决的问题。 第二章以LaxBi1-xMnO3陶瓷为研究对象,主要探讨了不同镧含量、不同烧结温度和由于铋易挥发而添加不同过量铋含量的块材晶体结构。随着x的减少,烧结温度在不断的降低。通过XRD衍射图发现,随着x减小,LaxBi1-xMnO3陶瓷晶体结晶有所改善,但晶体的结构没有变,依然是立方结构。相同镧含量的LaxBi1-xMnO3,随着烧结温度的增加,可以有效的减除杂相,晶体结构并未发生明显的转变。相同镧含量的LaxBi1-xMnO3,添加过量的Bi是为了弥补Bi具有挥发性而带来的Bi的缺失,通过衍射图谱发现,添加不同过量的铋基本全部挥发,图谱结构竟然出奇的相似。 第三章,以La0.67Bi0.33MnO3和La0.12Bi0.88MnO3外延薄膜为研究对象,研究了晶格失配和薄膜厚度引起的外延膜晶体结构变化。不同厚度的La0.67Bi0.33MnO3和La0.12Bi0.88MnO3外延薄膜被沉积到立方相的STO(001)和LSAT(001)单晶衬底上,XRD测试结果显示,生长在单晶基底上的LBMO薄膜是单晶外延薄膜,具有与衬底相同的晶格取向;随着膜厚的增加,LBMO外延膜的晶格经历应变到驰豫的变化。此外,也对生长在不同单晶衬底上的LBMO外延膜(厚度相同)的结构进行了对比研究,结果表明,其结构变化与基底和薄膜的晶格失配度有关。 第四章,以La0.12Bi0.88MnO3(LBMO)外延薄膜为研究对象,主要研究了晶格失配和薄膜厚度对LBMO外延膜电磁性质的影响。相同衬底不同厚度的LBMO外延膜,因为随着膜厚的增加,薄膜中的电阻率增加,漏电流减小,介电常数增加,极化强度减小,磁化强度减小,Tp减小。此外,对相同厚度不同衬底的物性也做了比较。