pzt-ni磁电复合薄膜的制备及性能研究

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1、中图分类号：TP381论文编号：102870618-SZ063学科分类号：085204硕士学位论文PZT-Ni磁电复合薄膜的制备及性能研究研究生姓名王成专业类别工程硕士专业领域材料工程指导教师王婧副教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialScienceandTechnologyPreparationandPropertiesofPZT-N

2、iMagnetoeletricCompositesFilmAThesisinMaterialsEngineeringbyChengWangAdvisedbyProf.JingWangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。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

3、的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：2018.04.03南京航空航天大学全日制专业学位硕士论文摘要多铁性磁电材料不单具备铁电、铁磁等单一铁性，而且还具有电荷序和自旋序耦合而成的新效应，即磁电效应，因而被广泛运用于换能器、传感器、磁电储存器等新型电子器件之中。其中，薄膜磁电复合材料因其

4、更适应于微型化、低能耗的工业化要求，引起众多研究者的兴趣。本论文主要以PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)与金属Ni构成的准2-2型膜/金属磁电复合材料为研究对象，研究铁电相PZT的厚度及取向对该磁电复合体系正磁电性能的影响。利用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在较低的温度下制备不同PZT厚度的PZT/Ni磁电复合结构，有效解决了传统固相烧结的复合体系中易产生微裂纹和杂相等问题。PZT/Ni磁电复合结构表现出良好的磁电耦合性能。当铁电相PZT厚度约为250nm时，该复合结构获得最佳的磁电性能，其室温最大磁电耦

5、合系数为102.9mV/cm•Oe且发生在较低的直流偏置磁场Hdc下。PZT膜/Ni金属磁电复合结构的αE随Hdc的变化趋势与Ni基底的dλ/dH随Hdc的变化趋势一致，表明了PZT/Ni结构通过应变(力)为中介的“磁场-应变(力)-电场”耦合获得磁电效应。以PbO为晶种层诱导PZT薄膜的[100]取向，成功获得具有[100]PZT/PbO/Ni复合结构。通过改变PZT/PbO的重复次数，得到不同PZT厚度的PZT/PbO/Ni复合结构。PbO晶种层的引入使该复合结构中PZT薄膜电性能发生明显改变。在厚度为325

6、nm时，PZT/PbO/Ni磁电复合体系的最大磁电耦合系数达到421.4mV/cm·Oe，为PZT/Ni最大磁电耦合系数的4.1倍。关键词：多铁性；溶胶-凝胶法；磁电效应；PZT/Ni复合结构；本文工作得到国家自然科学基金（No.51572123，No.51202118）等基金的资助。本文工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。IPZT-Ni磁电复合薄膜的制备及性能研究ABSTRACTMultiferroicmagnetoelectric(ME)materialscannotonlydisplayferroe

7、lectricandferromagneticproperties,butalsocouplethechargeandspinordertogethertoformneweffects，suchasMEeffect.Theyexhibitenormouspotentialapplicationsintransducers,sensors,memeries,andsoon.Amongthem,MEcompositeshavebeenattractingparticularinterestsduetotheireas

8、eintheminiaturizationandlow-powerconsumption.Thepresentworkinthisdissertationfocusesonthefabricationsoffilm-on-metalMEstructuresatlowtemperaturesandthecharacterizationofdirectMEeffectofPb