BiFeO3基-Co1-yNiyFe2O4復(fù)合薄膜的制備及多鐵性能研究

BiFeO3基-Co1-yNiyFe2O4復(fù)合薄膜的制備及多鐵性能研究

摘要：

多鐵材料由于其具有獨(dú)特的磁電耦合效應(yīng)，被廣泛應(yīng)用于傳感器、磁存儲(chǔ)和電子器件等領(lǐng)域。本研究旨在制備BiFeO3基/Co1-yNiyFe2O4復(fù)合薄膜，并通過研究其多鐵性能，探索其在磁電器件中的應(yīng)用潛力。通過溶膠凝膠法制備所需材料的納米顆粒，并利用射頻磁控濺射技術(shù)在石英基底上制備復(fù)合薄膜。通過X射線衍射儀（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，通過霍爾效應(yīng)測(cè)量?jī)x對(duì)薄膜的電學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，通過超導(dǎo)量子干涉儀對(duì)薄膜的磁學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。研究結(jié)果表明，制備所得的BiFeO3基/Co1-yNiyFe2O4復(fù)合薄膜具有良好的結(jié)晶性和致密度，薄膜的多鐵性能明顯增強(qiáng)。該復(fù)合薄膜在外加電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下呈現(xiàn)出顯著的磁電效應(yīng)，具有潛力應(yīng)用于傳感器和磁存儲(chǔ)器件。

引言：

多鐵材料是指能夠同時(shí)表現(xiàn)出鐵電和鐵磁性質(zhì)的材料。這種特殊的結(jié)構(gòu)和屬性為該類材料在磁電器件中的應(yīng)用提供了新的可能性。BiFeO3是一種具有鐵電和反鐵磁性的材料，廣泛應(yīng)用于傳感器、壓電器件和儲(chǔ)能器件等領(lǐng)域。而Co1-yNiyFe2O4是一種鐵磁材料，具有良好的磁導(dǎo)率和磁飽和強(qiáng)度，被廣泛應(yīng)用于磁記錄材料和磁存儲(chǔ)器件。本研究旨在制備BiFeO3基/Co1-yNiyFe2O4復(fù)合薄膜，并研究其多鐵性能，為開發(fā)新型磁電器件提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)方法：

首先通過溶膠凝膠法制備所需材料的納米顆粒。以Bi(NO3)3·5H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O為前驅(qū)體，通過適當(dāng)?shù)目刂迫軇┖捅砻婊钚詣?，獲得所需尺寸的納米顆粒。然后，利用射頻磁控濺射技術(shù)在石英基底上沉積復(fù)合薄膜。通過調(diào)節(jié)磁控濺射的工藝參數(shù)，控制薄膜的成分和結(jié)構(gòu)。

結(jié)果與討論：

通過XRD和SEM對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。結(jié)果顯示，制備所得的復(fù)合薄膜具有良好的結(jié)晶性和致密度。薄膜的晶體結(jié)構(gòu)以及成分比例符合預(yù)期，且沒有出現(xiàn)明顯的晶界與界面。通過霍爾效應(yīng)測(cè)量?jī)x對(duì)薄膜的電學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示，復(fù)合薄膜在外加電場(chǎng)的作用下表現(xiàn)出較大的鐵電疇極化和鐵電疇壁耗散，具有優(yōu)異的電學(xué)性能。通過超導(dǎo)量子干涉儀對(duì)薄膜的磁學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示，復(fù)合薄膜在外加磁場(chǎng)的作用下表現(xiàn)出較大的知軸磁化和徐磁性，具有較高的磁學(xué)性能。

結(jié)論：

本研究成功制備了BiFeO3基/Co1-yNiyFe2O4復(fù)合薄膜，并對(duì)其進(jìn)行了多鐵性能研究。制備所得的復(fù)合薄膜具有良好的結(jié)晶性和致密度，具有顯著的多鐵性能。該復(fù)合薄膜在外加電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下呈現(xiàn)出顯著的磁電效應(yīng)，具有潛力應(yīng)用于傳感器和磁存儲(chǔ)器件。研究結(jié)果為進(jìn)一步開發(fā)新型磁電器件提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

本研究成功制備了具有良好結(jié)晶性和致密度的BiFeO3基/Co1-yNiyFe2O4復(fù)合薄膜，并對(duì)其進(jìn)行了多鐵性能研究。通過控制溶劑和表面活性劑，使用Ni(NO3)2·6H2O為前驅(qū)體獲得所需尺寸的納米顆粒，并利用射頻磁控濺射技術(shù)在石英基底上沉積復(fù)合薄膜。通過調(diào)節(jié)磁控濺射的工藝參數(shù)，成功控制了薄膜的成分和結(jié)構(gòu)。XRD和SEM結(jié)果表明，制備所得的復(fù)合薄膜結(jié)晶性良好且致密。電學(xué)性能測(cè)試顯示，復(fù)合薄膜在外加電場(chǎng)下具有較大的鐵電疇極化和鐵電疇壁耗散，表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)性能。磁學(xué)性能測(cè)試顯示，復(fù)合薄膜在外加磁場(chǎng)下