1-3型MnZnFe2O4-Pb(ZrTi)O3磁介電復(fù)合薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、多鐵性復(fù)合材料中的鐵磁性和鐵電性材料分別在磁場(chǎng)和電場(chǎng)的作用下具有一定的調(diào)諧性，該特性在微波和射頻調(diào)諧器件中具有很大的應(yīng)用前景。本論文從有效媒質(zhì)理論出發(fā)，設(shè)計(jì)并選擇了 MnZnFe2O4(MZF)和 Pb(ZrTi)O3(PZT)作為磁介電復(fù)合薄膜的兩相組分，主要是因?yàn)?1)鐵電材料PZT具有高介電常數(shù)、低損耗以及高介電調(diào)諧率；(2)軟磁材料MZF同時(shí)具有高的介電常數(shù)以及高的磁導(dǎo)率。當(dāng)將兩相進(jìn)行1-3維納米復(fù)合時(shí)，一方面可以利用納米柱的形

2、狀各向異性提高M(jìn)ZF的工作頻率，另一方面可以利用基底應(yīng)變調(diào)節(jié)鐵電相的c/a比，進(jìn)而增加介電常數(shù)。
　　采用離軸磁控濺射法在(001)MgAl2O4(MAO)單晶基片上制備了1-3型MZF-PZT磁介電復(fù)合薄膜。通過(guò)X射線衍射分別研究了基片溫度、濺射氣壓、濺射功率和濺射時(shí)間對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響，確定了(001)取向MZF-PZT磁介電復(fù)合薄膜的制備工藝。對(duì)MZF-PZT磁介電復(fù)合薄膜的鐵磁性、鐵電性以及介電性進(jìn)行了表征。該薄膜的飽和磁化

3、強(qiáng)度Ms、剩余磁化強(qiáng)度Mr、相對(duì)剩磁比(Mr/Ms)分別為112 emu/cc、28 emu/cc、25％。該薄膜具有較好的P-E性能，其飽和極化強(qiáng)度Ps為16?C/cm2，兩倍剩余極化強(qiáng)度2Pr為24?C/cm2。就其介電性而言，在電場(chǎng)強(qiáng)度為100 kV/cm時(shí)，調(diào)諧率最大達(dá)到25%，但其漏電流高，損耗因子較大。
　　為了進(jìn)一步提高薄膜的性能，對(duì)制備工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，并在(001)和(111)MAO單晶基片上制備出了性能良好的

4、1-3型 MZF-PZT磁介電復(fù)合薄膜。X射線衍射和AFM分析表明兩種薄膜均為1-3型結(jié)構(gòu)，且薄膜的鐵磁性、鐵電性以及介電性均得到改善。(001)取向的MZF-PZT復(fù)合薄膜的飽和磁化強(qiáng)度增加為130 e mu/cc，而(111)取向的MZF-PZT復(fù)合薄膜的飽和磁化強(qiáng)度為147 e mu/c c。(001)和(111)取向的MZF-PZT復(fù)合薄膜的兩倍剩余極化強(qiáng)度(2Pr)均為16μC/cm2，漏電流分別為~40μA/c m2和~10