钛酸铅-铁酸钴磁电复合材料的制备及性能研究
磁电材料指同时具有铁电性和铁磁性的材料。铁电性和铁磁性共存,则同时具有了高介电常数和高磁导率,因此磁电材料能够以一个独立元件代替集成电路中的电感和电容。另外,铁电相与铁磁相之间还能产生一个新的磁电耦合效应,为器件设计提供了一个额外的自由度。这类材料中两相复合型磁电多铁材料最有研究和应用价值。本论文以具有较大压电系数的PbTiO3(PT)和具有较高磁致伸缩系数的CoFe2O4(CFO)为铁电相和铁磁相,对PT-CFO磁电复合材料的制备及性能进行了研究。主要结果如下:
采用传统固相烧结法,成功的制备了PT、CFO粉体及PT-CFO磁电复合陶瓷,X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明复合材料的复合形式为0-3型。0.95PT-0.05CFO复合陶瓷的优良烧结温度为1100℃。1100℃下烧结的(1-x)PT-xCFO(x=0.05,0.1和0.2)复合材料具有良好的相结构,并且具有明显的铁电性和铁磁性。复合材料的磁性能呈现比较规律的变化,而介电性能却由于元素扩散、铁磁相的约束和稀释作用等原因产生了异常的变化。
采用溶胶凝胶法,成功的制备了PT、CFO单相薄膜及均匀、致密、表面光滑的铁电相和铁磁相共存的0-3型0.77PT-0.23CFO磁电复合薄膜。薄膜的优良退火温度为750℃。通过XRD、SEM、原子力显微镜(AFM)、能谱仪(EDAX)、压电响应力显微镜(PFM)、磁力显微镜(MFM)、LCR测试仪、铁电测试仪和振动样品磁强计(VSM),分析了750℃退火温度下,退火时间对相结构、晶粒大小、薄膜形貌、电畴、磁畴、电性能和磁性能的影响。结果表明,该退火温度下,20min退火时间对于PT相晶粒的生长已经足够；随着退火时间的延长。CFO相的晶粒逐渐长大,薄膜的均方根粗糙度变大;同时因为磁性相晶粒的长大,复合薄膜电畴的取向发生了极大地变化,并且影响到了电性能的大小。电畴和磁畴及电滞回线和磁滞回线的同时存在,证明了复合薄膜既有铁电性又有铁磁性。
钛酸铅;铁酸钴;复合材料;固相烧结;溶胶凝胶
西南科技大学
硕士
材料学
刘敬松
2011
中文
TB33;TM271
67
2011-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）