脉冲激光镀膜工艺制备BiFeO_3-CoFe_2O_4多铁性复合薄膜

采用脉冲激光镀膜(PLD)工艺,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si衬底上制备了柱状结构0.7BiFeO3-0.3CoFe2O4(BFO-CFO)多铁性复合薄膜.在薄膜的沉积过程中,通过自组装生长实现钙钛矿结构BiFeO3和尖晶石结构CoFe2O4相的形成以及两相分离.探索了BFO-CFO复合薄膜的生长条件和机制,研究了薄膜厚度对BFO-CFO复合薄膜结构和性能的影响.

无铅多铁性复合薄膜材料的研究

无铅多铁性复合薄膜材料是一种具有磁电耦合效应的新型功能材料,有望完全取代易产生环境污染的含铅的多铁性复合薄膜材料用于磁电多功能器件。论述了多铁性复合材料磁电耦合效应的产生机理,阐述了无铅多铁性复合薄膜材料的类型及研究进展,最后指出了该种材料目前研究中存在的主要问题和今后应重点进行的研究工作。

BiFeO_(3)⁃NiFe_(2)O_(4)复合多铁薄膜的微观结构及磁电耦合研究

结合透射电子显微镜和多模式原子力显微镜技术,本文探索研究了生长在Nb:SrTiO_(3)上的BiFeO_(3)⁃NiFe_(2)O_(4)复合薄膜的微观结构和磁电耦合性能。衍衬分析和选区电子衍射表明BiFeO_(3)和NiFe_(2)O_(4)在沉积过程中发生相分离并自组装外延生长形成纳米复合结构。进一步利用像差校正透射电子显微镜揭示了BiFeO_(3)与NiFe_(2)O_(4)两相间的界面和相分离细节;BiFeO_(3)基体中存在大量的层状缺陷和氧空位片,造成局部晶格膨胀和复杂的极化分布。多模式原子力显微镜测量证明了复合薄膜具有良好的铁电翻转和保持性能,以及较低的漏电流和明显的磁电耦合。本工作呈现了一种自组装复合多铁材料的制备与表征,期望为未来微电子器件设计提供借鉴和指导。

复合薄膜NiFe_2O_4-BiFeO_3中的磁电耦合

采用化学溶液沉积法(CSD)在Au/Ti/SiO2/Si衬底上通过自组装生长制备了BiFeO3-NiFe2O4(BFO-NFO)多铁性复合薄膜.X射线衍射图谱(XRD)显示形成了分离的钙钛矿结构的铁电相BFO和尖晶石结构的铁磁相NFO.NFO的引入导致复合薄膜的泄漏电流减小,剩余极化强度增加.相比于纯BFO薄膜,0.25NFO-0.75BFO样品泄漏电流下降了约两个数量级,剩余极化强度(Mr)和饱和磁化强度(Ms)都达到最大值,分别为2.3μC/cm2和70.2kA·m-1.通过计算NFO的铁磁贡献,推测BFO-NFO复合薄膜中可能存在着磁电耦合.

Co/BaTiO_3复合薄膜的逆磁电效应

采用脉冲激光沉积和磁控溅射方法,在取向为(111)的SrTiO3单晶基底上生长不同厚度的Co/BaTiO3复合薄膜。其中,BaTiO3层厚度分别为60、120、180nm。利用铁电测试仪和磁光Kerr磁性测量计表征复合薄膜的铁电性能和磁性能。在垂直于复合薄膜表面方向施加动态电压,并同步采集磁光Kerr信号,表征了复合薄膜的逆磁电效应。结果表明:随着BaTiO3层厚度的增大,SrTiO3基底传递给BaTiO3薄膜的应变逐渐释放,铁电性能无明显变化。Co膜磁性良好,饱和磁场为3 980A/m,矫顽场为3 105A/m。随着BaTiO3层厚度的增加,复合薄膜表现出形状不同的电压调控的Kerr信号曲线,表明逆磁电耦合效应与BaTiO3层传递给Co膜的电致应变密切相关。