【摘 要】
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近些年来,一方面对功能材料器件的小型化、轻量化和多功能兼容化等方面的需求迫切提高,另一方面又对环境保护提出了较高的要求。磁电复合薄膜作为同时拥有铁电、铁磁性能和磁电耦合性能的复合材料,能广泛应用于新型磁电传感器、谐振器、磁电换能器和自旋电子器件等各个领域。因此制备出环境友好型的、性能优异的无铅磁电复合薄膜成为了急需开展的重要课题。本文先通过溶胶-凝胶法制备了Bi4Ti3O12（BIT）粉体,使用匀
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近些年来,一方面对功能材料器件的小型化、轻量化和多功能兼容化等方面的需求迫切提高,另一方面又对环境保护提出了较高的要求。磁电复合薄膜作为同时拥有铁电、铁磁性能和磁电耦合性能的复合材料,能广泛应用于新型磁电传感器、谐振器、磁电换能器和自旋电子器件等各个领域。因此制备出环境友好型的、性能优异的无铅磁电复合薄膜成为了急需开展的重要课题。本文先通过溶胶-凝胶法制备了Bi4Ti3O12（BIT）粉体,使用匀胶旋涂技术制备了Bi4Ti3O12（BIT）和不同Dy3+掺杂量的Bi4-xDyxTi3O12（BDT）薄膜。结果表明,在700℃时可以得到BIT粉体和BDT薄膜的纯相。其中Bi3.4Dy0.6Ti3O12薄膜的铁电性能最优,拥有最大剩余极化强度（Pr=25.6μC/cm~2）和最小的漏电流密度(2.7×10-5A/cm~2)。另外还发现,掺杂Dy3+后BDT薄膜具有了光致发光性能,在481 nm处有一个较为明显的蓝绿光发射峰,对应于~4F9/2→~6H15/2的能级跃迁,此外Bi3.2Dy0.8Ti3O12薄膜的禁带宽度最小。由于Bi3.4Dy0.6Ti3O12薄膜的铁电性能最好,在实验中选择Bi3.4Dy0.6Ti3O12作为磁电复合薄膜的铁电相。本文还通过溶胶-凝胶法制备了CoFe2O4（CFO）粉体,并使用匀胶旋涂技术制备了Co Fe2O4（CFO）和不同Cu2+掺杂量的Co1-xCuxFe2O4（CCF）薄膜。结果表明,在650℃时可以得到CFO粉体和CCF薄膜的纯相。结果表明,少量Cu2+的掺杂能够优化CFO薄膜的铁磁性能。Co0.9Cu0.1Fe2O4薄膜的铁磁性能最优,拥有最大剩余磁化强度（Mr=186.3 emu/cm~3）和最小的矫顽力（499.6 Oe）。由于Co0.9Cu0.1Fe2O4薄膜的铁磁性能最好,在实验中选择了Co0.9Cu0.1Fe2O4作为磁电复合薄膜的铁磁相。最后,论文通过溶胶-凝胶法和匀胶旋涂技术,选择性能最佳的铁电、铁磁相在空气、氧气和氮气三种退火气氛下制备了Bi3.4Dy0.6Ti3O12/Co0.9Cu0.1Fe2O4的磁电复合薄膜,并在氧气气氛下得到了最优的磁电耦合性能(αE=86.4 m V·cm-1·Oe-1)。XRD结果分析证明,复合薄膜中的铁电、铁磁相为纯相,SEM图说明薄膜表面致密,界面清晰。后续对空气气氛退火条件下的磁电复合薄膜进行预极化处理,发现预极化可以提升复合薄膜的磁电耦合系数。
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