多铁性复合薄膜的结构及2-2 型双层复合磁电薄膜的制备方法.pdf

2010年4月 材料开发与应用 ·99· 多铁性复合薄膜的结构及2—2型双层 复合磁电薄膜的制备方法 谢谦 (陕西商洛学院，陕西汉中726000) 摘要：多铁性材料是一种新型材料，即一种材料同时具备铁电性、铁磁性和磁电耦和性。多铁性材料已成为 当前国际上一个新的研究热点。介绍了多铁性复合薄膜的结构、2-2型多铁性复合薄膜的制备方法以及制备 BiFe03-Fe双层多铁性薄膜的最佳生长条件。 关键词：多铁性；复合薄膜；双层；制备方法 332 中图分类号：TB 文献标识码：A 多铁性材料是指材料的同一个相中包含两 生相分离，得到的复合薄膜中CoFe：O。形成纳米 种及两种以上铁的基本性能，这些铁的基本性能 柱镶嵌在BaTiO，基体中，呈阵列分布，形成了1- 包括铁电性、铁磁性和铁弹性¨J。最早研究的多 3结构的复合薄膜。虽然1—3柱状纳米结构复合 铁性材料为单相多铁性材料，即材料由单一纯净 薄膜表现出了具有较强磁电耦合的迹象，但这种 物组成，以BaTiO。、BiFeO，基钙钛矿为代表，但其1-3柱状纳米结构复合薄膜的生长需要比较苛刻 铁电性、铁磁性、以及磁电耦合性很弱【2j，现在研 的条件，如相当高的生长温度(大于9000C)，其 究最多的便是铁电和铁磁共存的多铁性复合材 纳米柱状阵列生长也是不易控制的。另一方面， 料，多相复合型多铁性材料成为目前研究的 由于电阻特性较差的磁性相贯穿整个薄膜，导致 热点。 薄膜漏导太大，不易直接观测到正磁电效应，从 多相多铁性材料有两部分物质复合而成，其 而使其应用受到限制。 一为电致伸缩性材料，具有较强的铁电性，另一 1．2 0-3型颗粒复合磁电薄膜 为磁致伸缩性材料，具有较强的磁性，由于整个 南京大学Wan等人∞1采用溶胶一凝胶法在 结构处于一种介电与导电状态，所以复合材料的 铁电、铁磁性比单相材料有所减弱，然而，通过复 前驱溶胶交替旋涂，然后在650％退火6min，两 合铁电／压电材料和磁致伸缩材料，以两相之间 相在退火过程中产生分离重组，得到了一种疑似 的应力／应变耦合传递可实现铁电一铁磁之间的 颗粒复合薄膜，从薄膜表面形貌来看，似乎 耦合，这种由铁电／压电材料和磁性材料复合在 CoFe：O。以颗粒状分散在PzT基体中，形成了0-3 一起的磁电材料就是多铁性磁电复合材料【3一J。 结构的多晶复合薄膜。但该薄膜的缺点是磁性 相颗粒容易发生渗流而连通在一起，则低电阻的 1 多铁性复合薄膜的结构 磁性相会引起薄膜的整体漏导，导致观测到正磁 电效应有误，甚至观测不到正磁电效应。 1．1 1-3型柱状复合磁电薄膜 1．3 2-2型叠层复合磁电薄膜 2004年，Zheng等人‘51报道了用激光脉冲沉 将铁电、铁磁两相物质一层一层地沉积在基 积(PLD)法在SrTi03单晶基片上制备BaTiO，一 片上就可以得到叠层结构的磁电复合薄膜。由 CoFe：0。纳米1．3结构复合薄膜，在(001)SrTiO， 于叠层结构薄膜受基片应力约束的影响较大，使 单晶基片上，BaTiO，一CoFe：0。异质外延自组装产