文档介绍：学校代号 10530 学号 201010061211
分类号密级

硕士学位论文

多铁性复合薄膜的磁电效应研究

学位申请人吕笑松
指导教师唐明华教授
学院名称材料与光电物理学院
学科专业微电子学与固体电子学
研究方向铁电物理及铁电器件物理

二零一三年五月十六日
Study of oelectric Effects in Multiferroic
Composite Thin Films

Candidate Xiaosong Lv
Supervisor Professor Minghua Tang
College Faculty of Materials, Optoelectronics and Physics
Program Physics of Ferroelectrics and Ferroelectric Devices
Specialization Microelectronics and Solid State Electronics
Degree Master of Engineering
University Xiangtan University
Date May 16, 2013
湘潭大学
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作者签名: 日期: 年月日

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作者签名: 日期: 年月日

导师签名: 日期: 年月日
摘要
多铁性材料是指同时具有两种及以上铁性(如铁电性、铁磁性或铁弹性等)的
新型材料。利用多铁性材料的这种特性耦合可以产生新的概念,这种功能极大地
丰富了多铁材料的物理内涵。近年来,多铁性磁电耦合材料如铁电性-铁磁性异
质结吸引了越来越多的关注及对其引发了大量的研究。由这种压电材料和磁致伸
缩材料复合而成的多铁性磁电复合材料因为铁电序和铁磁序之间的耦合作用而
具有良好的磁电耦合效应,在声呐探测器、自旋电子器件、传感器和信息存储器
等高技术领域具有巨大的潜在应用前景。Pb(,)O3- 是磁
电复合薄膜中最为常用的一类复合材料体系。由于 Pb(,)O3(PZT)的铁电
性能优良、介电和压电效应强,而 (LSMO)在室温下表现出高的
磁化强度和大的磁致伸缩系数等特性,同时它们具有相似的空间点阵形式和晶格
常数,所以两者之间理论上具备了较强的耦合作用的前提条件。而同属钙钛矿型
结构的 (BNT)和 (LCMO)系铁电/铁磁复合薄膜亦具
有相似的特性。本论文先从制备高质量的铁电、铁磁单层薄膜出发,研究了薄膜
两种不同的制备方法以及不同复合顺序和不同复合比例所导致的复合薄膜性能
的变化,为磁电材料理论上的耦合机理和实际应用奠定基础。
首先,我们用脉冲激光沉积(PLD)法分别在生长有底电极 SrRuO3(SRO)的
SrTiO3(STO)基片上制备出了 PZT/LSMO/衬底(PL)和 LSMO/PZT/衬底(LP)两种不
同复合顺序的多铁性薄膜。通过 X-ray Diffraction(XRD)和 Scanning Electron
Microscope(SEM)分析发现 PZT 和 LSMO 两相并未发生明显的铁磁铁电两相分离。
通过对复合薄膜电学和磁学性能的测试,结果表明复合薄膜具有较好的铁电性和
铁磁性,并且室温下存在较明显的磁电耦合效应。通过测试分析发现复合薄膜生
长顺序的不同会引起磁电性质的不同,可能是因为衬底的钳制以及薄膜界面层的
不同粘合度所致。
然后,利用溶胶-凝胶技术(Sol-Gel)制备出(1-x)BNT-