铁酸钇基磁电材料制备及特性分析

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1、铁酸钇基磁电材料制备及特性分析1绪论1.1电介质理论电介质材料是电子器件最常用的材料，电介质材料性能的好坏直接影响电子设备的性能，电介质材料性能与电介质理论有很大的关系。电介质性能的参数包括：电导、电极化、介电损耗以及击穿四大类[3]。组成材料中的不同原子、离子以及分子在外电场中正负电荷会发生分离，从而形成感应电荷，这种现象叫做电介质极化。电介质极化的大小可用介电常数的大小来评价。电介质材料的极化主要有以下几种常见的形式：电子位移极化、离子位移极化、空间电荷极化、松弛极化以及自发极化等[4-7]。在离子晶体和玻璃晶体等无机电介质中，正、负离子处于平衡状态，其偶极矩的矢量和为零。但这些离子

2、，在电场作用下，除了离子内部产生电子位移极化外，离子本身将发生可逆的弹性位移。正离子沿电场方向移动，负离子沿反电场方向移动，正、负离子发生相对位移，形成感应偶极矩，这就是离子位移极化。离子极化建立过程中几乎不消耗能量，但是与温度有关系。当温度升高时，由于温度升高，热膨胀引起单位体积的极化离子减少，介电常数降低；与此同时离子晶体的弹性联系减弱，介电常数温度系数为正值。.1.2磁性及磁性材料磁性是物质的一项基本属性，所有的物质从微观粒子到宏观物体，都具有磁性，但是并不是所有的物质都能做为磁性材料来使用的。通常情况下，磁性材料是指有可利用的磁性的材料。目前，人们对磁性材料有很深入很广泛的研究，

3、磁性材料可以被用做信息储存、微波元件、传感器以及变压器等，其应用己涉及到工、农、医、现代科技、国防和人类生活的各个领域[9-13]。在外磁场的作用下，铁磁体本身能够被磁化而显示出比较强的磁性。这是因为铁磁体内部相邻两原子之间具有很强的交换作用，使原子的磁矩向着能量较低的状态平行排列，从而产生自发磁化。在铁磁体内部有较小的自发磁化区域，叫做磁畴。在没有外电场的作用下，磁畴各个方向取向相同，各个取向相互抵消，没有磁性。铁磁体被外电场磁化时，对于不同的材料，磁化率的大小以及产生磁性的大小均不相同，铁磁体被磁化的基本性能主要有以下几个方面：复磁导率，磁谱与截止频率以及损耗因子。多铁性材料是同一种

4、材料同时具有铁电性、铁磁性等两种以上的性能，并且多种性能相互作用产生新的性能的一种材料[14]。在外电场作用下，多铁性材料能够产生自发的极化作用；在外磁场作用下，也能够产生自发的磁化作用。在外力的作用下，由于物质的形变而产生原子，电子重排，从而产生铁电性和铁磁性；这些铁电性和铁磁性还能相互作用，产生耦合效应，即磁电耦合效应。磁电耦合效应本质上是由于铁电体的压电效应和铁磁体的磁致伸缩相互作用而形成的。多铁性材料的研究最早是在1894年，Curie最先发现的，在一些材料中，外加磁场的作用下能够产生分子极化；后来，Lifshitz和Landau研究发现，在晶体中存在与电场强度成正比的磁极化以及

5、与磁场强度成正比的电极化，并且磁电能够相互作用；随后，Dzyaloshinskii通过理论分析，提出在反铁磁相Cr2O3中存在磁电耦合效应，这一假设很快被Astrov、Folen等人通过实验证实[15]。目前，对多铁性材料的研究已经比较深入，多铁性材料以其优异和广泛的性能可以被用作多种电子设备和器件，如制动器、转换器、传感器等，以及在信息存储和微波高压领域都有很高的应用潜能。根据组成多铁性材料相的种类可分为以下两类。2实验方案设计与研究路线2.1实验原料2.2实验仪器及设备3Ba0.8Sr0.2TiO3/铁酸钇基磁电复合材料的制备.....173.1前言......173.2Ba0.8S

6、r0.2TiO3/YFeO3磁电复合材料的制备....183.3Ba0.8Sr0.2TiO3/Y3Fe5O12/YFeO3磁电复合材料........233.4本章小结....294BFO-BT/BYIG磁电复合材料的制备及其性能研究.......304.1前言......304.2BFO-BT/BYIG复合材料的物相及微观形貌分析.....314.3BFO-BT/BYIG复合材料的电性能分析........334.4BFO-BT/BYIG复合材料的磁性能分析........364.4.1BFO-BT/BYIG复合材料的铁磁性能分析.....364.4.2BFO-BT/BYIG复合材料的

7、磁导率分析........384.5本章小结....395BT/BYIG磁电复合材料的制备及其性能研究....405.1前言......405.2BT/BYIG复合材料的物相及微观形貌分析........405.3BT/BYIG复合材料的电性能分析....425.3.1BT/BYIG复合材料的铁电性能分析.......425.3.2BT/BYIG复合材料的介电性能分析.......435.4BT/BYIG复合材料的磁性能分析....