多鐵性材料外場調(diào)控介電性質(zhì)研究.pdf

1、隨著人們對(duì)信息存儲(chǔ)和信息處理方面的要求逐步提高，存儲(chǔ)器件的多功能化是必由之路。因此，對(duì)同時(shí)具有磁性和鐵電性、有望實(shí)現(xiàn)磁電相互調(diào)控的多鐵性材料的研究成為信息存儲(chǔ)技術(shù)日趨提升的需要，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。雖然人們已在相關(guān)領(lǐng)域開展了一些工作，但是在該體系中還存在一些亟待解決的問題，比如如何實(shí)現(xiàn)在室溫附近的低場調(diào)控，并且很多材料的多鐵性起源尚不十分明確。
　　 針對(duì)上述問題，本論文主要研究了若干多鐵性材料的介電特性及其外場調(diào)控性

2、質(zhì)，探索了獲得低場室溫的介電可調(diào)性的途徑，初步討論了介電調(diào)控的起源及其與結(jié)構(gòu)、磁、鐵電和多鐵性的關(guān)系。論文內(nèi)容共分為六章，每章的主要內(nèi)容分別概括如下：
　　 第一章主要綜述了多鐵性材料的研究進(jìn)展，對(duì)每一類多鐵材料的磁及鐵電起源進(jìn)行了概述，并詳細(xì)介紹了“電子鐵電體”LuFe2O4的結(jié)構(gòu)和物理性能，討論了電荷有序態(tài)對(duì)其磁電調(diào)控的重要意義。
　　 第二章我們研究了LuFe2O4 體系的結(jié)構(gòu)及光譜學(xué)特性，以及Mn 摻雜的LuFe

3、2O4 體系的介電及多鐵性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)在LuFe2O4的亞鐵磁和鐵電轉(zhuǎn)變溫度附近，均觀察到了晶胞參數(shù)、Fe-Fe 層間間距的異常變化。與此同時(shí)，拉曼和紅外振動(dòng)模的峰值頻率隨著溫度的變化發(fā)生了相應(yīng)的移動(dòng)，并在磁和鐵電轉(zhuǎn)變處也出現(xiàn)了臺(tái)階狀的突變。該結(jié)果證明了該體系中存在結(jié)構(gòu)和磁性、鐵電性之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。另一方面，對(duì)LuFe2-xMnxO4(0≤x≤1)體系的磁性、介電及其磁/電場調(diào)控的研究表明，Mn摻雜抑制了體系中Fe3+和Fe2+離子之間的電

4、荷漲落和電子躍遷，使磁有序溫度、介電常數(shù)和損耗降低。并且在這些樣品中觀測到了室溫下的低磁/電場可調(diào)的介電特性。
　　 第三章研究了石榴石型鐵氧體Lu3Fe5O12的多晶和薄膜樣品的基本性能。發(fā)現(xiàn)不同退火條件對(duì)該Lu3Fe5O12多晶樣品中氧含量有著重要的影響，進(jìn)而引起磁性及介電性質(zhì)的變化。結(jié)果表明，經(jīng)過氧氣退火處理的樣品具有最低的介電損耗值。在此基礎(chǔ)上，利用磁控射頻濺射方法對(duì)Lu3Fe5O12外延薄膜樣品的制備工藝進(jìn)行了初步的探

5、索，發(fā)現(xiàn)不同的沉積溫度、氣氛、退火條件等對(duì)該系列薄膜的磁性有著及其重要的影響。
　　 第四章介紹了可能的電荷有序多鐵材料La1-xCaxMnO3電場調(diào)控的介電特性。
　　 通過研究不同組分(0.6≤ x≤ 0.8)的La1-xCaxMnO3介電及阻抗特性，發(fā)現(xiàn)該體系中存在很大的介電調(diào)制效應(yīng)，10 V/cm的電場下就有80％以上的介電常數(shù)變化，并且發(fā)現(xiàn)其調(diào)制效應(yīng)與Maxwell-Wagner 非本征效應(yīng)密切相關(guān)，同時(shí)電荷有

6、序態(tài)的穩(wěn)定性也決定著介電調(diào)制的大小和可調(diào)頻率范圍。
　　 第五章研究了(1-x)La2NiMnO6-(x)La2/3Sr1/3MnO3復(fù)合體系的磁介電效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)該體系中存在著較大的室溫磁介電效應(yīng)，并且其磁介電數(shù)值隨著x非單調(diào)變化，在x=0.4時(shí)最大，該組分樣品在1kOe的磁場下可以獲得20％的室溫磁介電變化。該體系在較寬的溫度和頻率范圍內(nèi)都能觀察到較強(qiáng)的磁介電效應(yīng)。
　　 第六章介紹了光學(xué)浮熔區(qū)法生長Y/DyMnO3多鐵