文档介绍：天津大学硕士学位论文? I ?中文摘要 磁电材料是一种同时具有铁磁( 反铁磁)/ 铁电性和磁电耦合特性的功能材料, 它可以实现电写磁读并降低能量损耗,因此多铁性材料具有重要的应用价值。 BiFeO 3 是目前发现的唯一具有反铁磁性和铁电性的室温多铁材料,因磁性较弱难以实现强磁电耦合效应而限制了其在磁电存储器方面的应用。我们通过制备 Fe 3 O 4/BiFeO 3 铁磁/ 铁电复合薄膜实现了磁性增强,并且发现了界面强磁电耦合效应。本论文用磁控溅射法制备了多晶和外延 BiFeO 3 薄膜、外延 Fe 3 O 4 薄膜以及 Fe 3 O 4/BiFeO 3异质外延结构,并对它们的结构、磁学性质和铁电特性进行了实验研究。不同退火条件下制备的多晶和外延 BiFeO 3 薄膜均为纯相正分 ABO 3 型钙钛矿结构, 薄膜的致密性和外延特性随着氧分压的增加而提高。由于 BiFeO 3 具有~62 nm 周期长度的 G型螺旋磁结构,外延 BiFeO 3 薄膜的磁化强度随薄膜厚度的增大而单调减小。不同条件下退火的 BiFeO 3 薄膜的电流?电压测量曲线表明薄膜的整流效应与氧空位的填充和缺失密切相关,这是由于改变退火条件( 如氧分压) 可以调控氧空位的密度,而氧空位是铁电薄膜中产生漏电流的主要原因。 Fe 3 O 4/BiFeO 3 异质外延结构的饱和磁化强度与 BiFeO 3 薄膜厚度存在反比例变化关系,尤其是在 BiFeO 3 薄膜厚度降低到~22 nm 时,与单层 BiFeO 3 薄膜和 Fe 3 O 4 薄膜相比, Fe 3 O 4/BiFeO 3 异质结的饱和磁化强度值增大了 33% ,其物理机制是在外加磁场的作用下, Fe 2 B O 4 /FeO 界面层处的两相通过轨道重组发生铁磁双交换作用以及 Fe 离子磁矩反转为铁磁排列而导致磁矩增强。经计算, Fe 3 O 4 /BiFeO 3 异质结的两相在界面处只需分别提供 5 nm/3 nm 的厚度层便可实现饱和磁化强度值增大 33% 。在铁电性方面,与单层 BiFeO 3 薄膜相比, Fe 3 O 4 /BiFeO 3/Nb:SrTiO 3 异质结的整流比值增大了约三个量级,这是由电极与薄膜界面处形成的不同高度的肖特基势垒所导致的。关键词: BiFeO 3 薄膜, Fe 3 O 4 /BiFeO 3 异质结,磁学性质,铁电性质,界面耦合天津大学硕士学位论文? II ? ABSTRACT oelectric materials which exhibit simultaneously ferroel ectric and (anti-) ic ordering have b een widely studied to realize writing electrically and reading ically in the case of lo w-power. Among the multiferroic materials studied so far, BiFeO 3 has attracted the greatest attent ion. It is the only single phase multiferroic at room temperature with ferroelectric ordering and ic ordering. However, the strong coupling is rare ly realized for the weak ism in single phase multiferroic materials. In order to get strong ization, we constructed the heterostruct ures with ic Fe 3 O 4 and piezoelectric BiFeO 3 , and found the strong interfacial magne tic coupling experimentally. The polycrystalline and epitaxial BiFeO 3 films, epitaxial Fe 3 O 4 films and the Fe 3 O 4/BiFeO 3 heterostructures were grown by ron sputtering, and their structures, ic and ferroelectric pr operties were studied systematically. The phase of the polycrystalline