多鐵性BiFeO3薄膜和Fe3O4-BiFeO3復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)、磁性和鐵電性.pdf_第1頁
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1、磁電材料是一種同時(shí)具有鐵磁(反鐵磁)/鐵電性和磁電耦合特性的功能材料,它可以實(shí)現(xiàn)電寫磁讀并降低能量損耗,因此多鐵性材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值。BiFeO3是目前發(fā)現(xiàn)的唯一具有反鐵磁性和鐵電性的室溫多鐵材料,因磁性較弱難以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)磁電耦合效應(yīng)而限制了其在磁電存儲(chǔ)器方面的應(yīng)用。我們通過制備Fe3O4/BiFeO3鐵磁/鐵電復(fù)合薄膜實(shí)現(xiàn)了磁性增強(qiáng),并且發(fā)現(xiàn)了界面強(qiáng)磁電耦合效應(yīng)。
  本論文用磁控濺射法制備了多晶和外延BiFeO3薄膜、外延Fe

2、3O4薄膜以及Fe3O4/BiFeO3異質(zhì)外延結(jié)構(gòu),并對(duì)它們的結(jié)構(gòu)、磁學(xué)性質(zhì)和鐵電特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
  不同退火條件下制備的多晶和外延BiFeO3薄膜均為純相正分ABO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu),薄膜的致密性和外延特性隨著氧分壓的增加而提高。由于BiFeO3具有~62nm周期長(zhǎng)度的G型螺旋磁結(jié)構(gòu),外延BiFeO3薄膜的磁化強(qiáng)度隨薄膜厚度的增大而單調(diào)減小。不同條件下退火的BiFeO3薄膜的電流-電壓測(cè)量曲線表明薄膜的整流效應(yīng)與氧空位的填充和

3、缺失密切相關(guān),這是由于改變退火條件(如氧分壓)可以調(diào)控氧空位的密度,而氧空位是鐵電薄膜中產(chǎn)生漏電流的主要原因。
  Fe3O4/BiFeO3異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)的飽和磁化強(qiáng)度與BiFeO3薄膜厚度存在反比例變化關(guān)系,尤其是在BiFeO3薄膜厚度降低到~22nm時(shí),與單層BiFeO3薄膜和Fe3O4薄膜相比,F(xiàn)e3O4/BiFeO3異質(zhì)結(jié)的飽和磁化強(qiáng)度值增大了33%,其物理機(jī)制是在外加磁場(chǎng)的作用下,F(xiàn)e2BO4/FeO界面層處的兩相通過軌道

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