不同基片对bifeo薄膜的结构及其表面形貌的影响

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1、┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计（论文）纸不同基片对BiFeO3薄膜的结构及其表面形貌的影响第一章绪论§1.1多铁性材料与磁电效应铁电材料是一类电介质功能材料，在传感、驱动、信息存储等领域占据重要地位，形成“铁电物理学”等学科。磁性材料更是涉及面广，特别是在信息存储中仍占主导地位，磁存储技术的发展产生了“自旋电子学”等新兴学科。通常，铁电材料是电绝缘的，所以过渡金属中d壳层应为d0，而磁性材料是导电的，所以过渡金属的d壳层应为dn，因此，这二者本身是矛盾的。因而两类材料通常是不兼容的分属两个不同的

2、独立领域。多铁性材料则是将这两类不同的特性集于一身，呈现铁电、(反)铁磁、铁弹等两种或两种以上铁性有序共存，更为重要的是，由于多种序参量之间的相互耦合作用会产生新的效应，例如，铁电/压电与磁性耦合产生磁电效应，即材料在外磁场作用下产生电极化，或者外电场调控磁性能，如图1.1所示。多铁性(磁电)材料是一种新型多功能材料，不但能用于单一铁性材料的应用领域，更在新型磁-电传感器件、自旋电子器件、新型信息随机存储器件等领域展现出巨大的应用前景；另一方面，多铁性磁电耦合的物理内涵涉及到电荷、自旋、轨道、晶格等凝聚态物理多个领域范畴；因而，已成为国际上一个新的前沿研究领

3、域[1,2]。从学科内涵看，多铁性材料将传统上缺乏内禀联系的铁电与磁性两大类材料与电子、信息和能源产业密切联系的学科领域有机结合起来，并赋予其新的学科内容。图1.1铁电与铁磁相与调控共21页第21页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计（论文）纸§1.2发展现状与主要趋势现在对铁电和铁磁共存的多铁性材料是研究最热门的，这种材料不仅同时具有铁电性和铁磁性，而且还存在着这两种性能的耦合，也就是说可由电场诱导产生磁极化，同时磁场也可以诱发电极化，即磁电偶合效应可以实现多功能器件的集成化，从而促进器件的微型化。

4、多铁性材料的存在不仅开阔了基础科学的发展，同时这类具有多功能的铁性材料为新一代的器件设计提供了新的材料准备，例如信息存储器、换能器、自旋电子器件等。这类材料在材料科学及凝聚态物理领域有非常广的研究前景，研究题目比较丰富，随着更一步的研究，很多新颖的应用将会被人们发现，也就是说多铁性材料在未来通信、计算机、航空航天等领域有着不可估量的重要位置。近十年以来，随着材料制备技术、表征手段和理论计算的进步，以及现代信息社会对新型信息功能器件的迫切需求，多铁性材料及其器件的研究迎来了前所未有的快速发展。国际著名的Nature，Science等期刊相继报道了多铁性材料中丰

5、富的物理内涵和新颖的实验现象，在世界范围内掀起对多铁性的极大关注，以论文形式发表的研究成果呈指数性增长。2005年以来，在素有材料研究领域“风向标”之称的美国材料研究学会(MRS)系列会议上，每年大会都将“多铁性与磁电”列为大会的分会之一，吸引了众多研究者参与和关注。2007年底，Science“AreasToWatch”更是将多铁性材料列为未来世界范围内最值得关注七大前沿热点研究领域之一(欧洲大型强子对撞机、微RNA、人造微生物、古基因组学、多铁性、人类微生物组、大脑神经回路)，这是近十多年来整个材料领域的唯一入选项。目前，美国、德国、法国、日本等国家纷纷

6、投入大量资源开展有关多铁性材料的研究，我国的多铁性材料研究也在蓬勃发展，在部分研究领域处于国际领先地位。多铁性磁电材料的研究范围主要包括:1)磁功能材料科学(铁电材料、磁性材料、多铁性磁电材料)；2)凝聚态物理学(强关联凝聚态体系、自旋-轨道-电荷-晶格相互作用)；3)自旋电子学(自旋电子学、磁电子学、多铁性磁电子学)；4)电子器件物理与技术。§1.3多铁性材料的性能铁电性：共21页第21页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计（论文）纸首先发现铁电性的是法国人有铁电性的物质被称为铁电体。铁电体具有自发

7、极化，且其矢量的取向随着外电场的改变而改变。铁电体的晶体结构影响着铁电体的自发极化的产生，两者是密切相关的。主要的机制有：氧键中进行有序化运动的质子、具有择优分布特点的氧氧根集团、氧八面体中偏离中心运动的离子以及具有极性分布的其他离子集团等等。对于铁电薄膜而言，具有铁电性就一定具有介电性和压电性。介电性：当电容器的介质为某种比较均匀的电介质时，将其置于两极中间，在电介质极化的作用下，电容器的电容量会比真空为介质时的电容量增加很多倍，这就是材料的介电性。材料的介电性能包括介电常数、介电损耗、介电温谱和介电频谱等。介电常数是指以电极化的方式传递、存储或记录电的作

8、用。介电损耗是指电介质在电场作用下存在电能的损耗。介