铁磁铁电复合薄膜的制备和特性研究

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1、硕士学位论文铁磁／铁电复合薄膜的制备和特性研究东南大学物理系2013年3月s彻Y⋯髓队脚I。N虑黜PROPERTIESOFFERROMAGNETIC／FERROELECTRICCOMPOSITEFILMSAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYSUNHONGYf气NGSupervisedbyProf．ZHAIYADepartmentofPhysicsSoutheastUniversityMarch2013东南大学学位论文独创性声

2、明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：五6立遮丕日期：塑!i：2，竺东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文

3、的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：姗导师签名：日期：21＆互!丝东南大学硕士学位论文摘要铁电／铁磁复合磁电材料是由铁电相材料和铁磁相材料复合在一起，能够同时显示出铁电性能和铁磁性能的多功能材料。铁电相材料中B如5La0∞Ti3012(BLT)由于具有较大的剩余极化值、较低的制备温度和良好的抗疲劳特性等优点，在铁电存储器方面存在广泛的应用价值，得到了人们的高度关注。铁

4、磁相材料中Fe304薄膜是一种半金属材料，在费米面附近有很高的自旋极化率和远高于室温的居里温度(858K)。Fe304这种特殊的性能使其在室温应用的自旋电子器件方面有着巨大的应用潜力，得到广泛的关注和研究。研究由这两种性能优异的材料组成的磁电复合薄膜的制备工艺和性能是一项有意义的工作。本文以靶材的制各、BLT和Fe304单层薄膜的生长、复合薄膜的集成结构和顺序为主要研究对象，主要研究内容和结论如下：1．BLT靶材和Fe203靶材制备采用固相反应法制各了BLT靶材，XRD结构表征显示BLT靶材为随机取向生长的多品陶瓷，具有层状钙钛矿结构。用

5、n．Fe203粉末压制了Fe203靶材，XRD显示结晶良好。2．单层BLT薄膜和单层Fe304薄膜的制各及性能采用脉冲激光沉积方法在Ptffi／Si02／Si衬底上成功制备了BLT单层薄膜，X射线衍射(XRD)结构表征显示BLT薄膜为(117)取向的铋系层状钙钛矿结构，结晶良好：原子力显微镜观测了薄膜的表面晶粒清晰可见，尺寸均匀。薄膜的电滞回线测量表明，薄膜具有较好的铁电性能，在17V的测试电压下剩余极化强度(2Pr)达到40．4pC／cm2，漏电流测试表明薄膜具有良好的绝缘性。采用脉冲激光沉积方法在Si衬底上制备Y011)取向的Fe30

6、4单层薄膜，XRD结构表征显示薄膜是纯相的，不含有其他铁的氧化物等杂相。薄膜磁性测量表明薄膜饱和磁化强度(Ms)为492emu／em3，分子磁矩约为3．9251aB，接近体材料的理论值。3．双层薄膜及三层薄膜的制备及性能采用脉冲激光沉积方法在Pt／Ti／Si02／Si衬底上分别制备了BLT／Fe304薄膜、反顺序的Fea04／BLT薄膜和三明治结构的BLT／Fe30VBLT薄膜，XRD测量表明反顺序的Fe30,vrBLT复合薄膜中Fe304相在制备过程中被氧化，磁性很弱。其余两种复合薄膜都存在明显的Fe304和BLT两相；铁磁共振结果表明

7、单层Fe304薄膜和BLT／Fe304复合薄膜的表面磁各向异性都表现为易平面。但复合薄膜比单层薄膜有更大的趋于易垂直的倾向性；比较单层Fe，0。薄膜、摘要BLT／Fe304薄膜和BLT／Fe30dBLT薄膜的磁性参数可以得到以下结论：随着层数的增加，饱和磁化强度(Ms)呈现下降的趋势，矫顽力变大，这很可能是界面的影响，层数增加，界面增多。从数据变化可见，对于我们的复合薄膜，Fe304的顶层BLT覆盖层比Fe304底层BLT缓冲层影响更大。对于BLT／Fe304薄膜和BLT／Fe304／BLT薄膜，在其电性和磁电性测量中如何降低其漏电是需要

8、进一步研究的问题。关键字：脉冲激光沉积，BLT，Fe304，铁磁性，铁电性2东南大学硕士学位论文AbstractFerroelectric／ferromagneticcompositemate