【摘 要】
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多铁性材料是同时具有两种铁性以上的功能性材料,在新型多态存储器、磁电传感器、自旋电子器件等领域具有更好的应用前景。本文旨在寻求在室温下铁电与铁磁性共存的单相多铁性材料,基于亚铁磁性尖晶石CoFe2O4,对尖晶石结构中的B位或A位进行非磁性离子(Al3+,Mg2+)的替代性掺杂,实现了在室温下同时具有多铁性的单相CoFe1.6Al0.4O4薄膜和Mg0.3Co0.7Fe2O4薄膜,尖晶石薄膜的铁电有
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多铁性材料是同时具有两种铁性以上的功能性材料,在新型多态存储器、磁电传感器、自旋电子器件等领域具有更好的应用前景。本文旨在寻求在室温下铁电与铁磁性共存的单相多铁性材料,基于亚铁磁性尖晶石CoFe2O4,对尖晶石结构中的B位或A位进行非磁性离子(Al3+,Mg2+)的替代性掺杂,实现了在室温下同时具有多铁性的单相CoFe1.6Al0.4O4薄膜和Mg0.3Co0.7Fe2O4薄膜,尖晶石薄膜的铁电有序可能来源于阳离子亚晶格中的原子有序和CoFe2O4中Al3+或Mg2+取代引起的晶格畸变。本论文工作为单相多铁材料的发展提供了理论和实验依据,具体研究内容如下:利用射频磁控溅射设制备掺Al的CoFe2O4薄膜,分析不同功率和氩氧比对薄膜的形貌和铁电性能的影响,优化了薄膜的制备工艺参数。根据优化后的工艺制备CoFe1.6Al0.4O4纳米薄膜,主要利用XPS和EDS分析了薄膜的离子价态和元素成分,利用XRD和拉曼光谱表征了薄膜的晶体结构。室温下,测得磁滞回线（M-H）的饱和极化强度为75 emu/cm~3,测得薄膜电滞回线（P-E）的饱和极化强度为2.3μC/cm~2,在5 V的电压下测得压电曲线的最大位移为19（?）,证明了其铁电有序和磁性有序。利用磁控溅射制备掺Mg的CoFe2O4薄膜,根据薄膜的形貌和铁磁铁电性能,优化了薄膜的氩氧比和薄膜厚度。依照优化后的参数制备Mg0.3Co0.7Fe2O4纳米薄膜,利用拉曼光谱和XPS表征薄膜晶体结构和离子价态、元素成分。在室温下,测得M-H曲线面内和面外的饱和极化强度为149 emu/cm~3和136 emu/cm~3,测得薄膜P-E曲线的饱和极化强度为1.7μC/cm~2,在5 V的电压下测得压电曲线的最大位移为30（?）。证明薄膜铁电性的存在和磁性有序,估算出薄膜的激活能为0.489 eV,大小与电子跃过的电能势垒相关。
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