[毕业论文] Ni/PZT复合薄膜制备及性能研究 [复制链接]

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毕业论文-Ni/PZT复合薄膜制备及性能研究，共54页，19041字

中文摘要

多铁性磁电复合材料同时存在铁电有序和磁有序，并且具有两种有序之间的

耦合作用，使其在传感器、换能器、存储器、自旋电子器件等领域有广泛的应用

前景。本论文分别制备了铁磁性 Ni 薄膜和铁电性 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 (PZT)薄膜，并

研究 Ni/PZT 复合磁电薄膜的电控磁性能。

采用磁控溅射方法，在(100)Si 基片上制备了铁磁性金属镍薄膜。用 VSM 测试

了薄膜的磁滞回线，测试结果显示磁化强度、磁化方向和矫顽场等磁性能随薄膜

厚度不同而发生变化。

采用溶胶-凝胶、旋涂工艺在(111)Pt/Si 基片上制备了铁电性 PZT 薄膜。在室温

下测试了薄膜的铁电回线，薄膜的矫顽场为 84 kV/cm，击穿场强为 1.5 MV/cm，

剩余极化强度约为 42 μC/cm2，漏电流很小。

采用上述方法，在(111)Pt/Si 基片上制备了一组多铁性磁电 Ni/PZT 双层薄膜。

铁磁层 Ni 薄膜的厚度分别为 11、18、28 nm。铁电层为 150 nm 的 PZT 薄膜。在

PZT 层施加电场时，Ni 薄膜的磁性能得到调制。采用磁光克尔效应(MOKE)测试

系统观察到电控磁现象，当外加电场小于或者大于 PZT 层的矫顽场时，MOKE

信号的曲线发生显著变化。

关键词：多铁性；磁电效应；复合薄膜；磁控溅射；磁光克尔效应

目录

第 1 章 引言 ... 1

第 2 章

研究背景 .. 1

磁电复合材料 . 2

磁电复合材料电控磁性能的研究现状 ... 3

多铁性磁电复合薄膜的应用前景 .... 6

本论文的选题 . 7

磁控溅射方法制备 Ni 薄膜及其性能 .. 8

前言 ... 8

磁控溅射方法制备 Ni 薄膜 8

工艺参数调控 . 8

2.2.2 Ni 薄膜的晶体结构和形貌 ...... 10

精确控制 Ni 薄膜厚度 ...... 12

2.3 Ni 薄膜磁性能的表征 12

2.3.1

磁化强度和矫顽场 ..... 13

2.3.2 Ni 薄膜厚度与磁性能的关系 .. 13

2.3

第 3 章

3.1

3.2

本章小结 15

溶胶-凝胶方法制备 PZT 薄膜及其性能表征 .. 16

前言 . 16

溶胶-凝胶方法制备 PZT 薄膜 . 16

3.2.1

溶胶凝胶法制备 PZT 薄膜的工艺参数 16

3.2.2 PZT 薄膜晶体结构和形貌 16

3.3 PZT 薄膜铁电性能的表征 18

3.3.1 PZT 薄膜的铁电回线 . 18

3.3.2 PZT 薄膜电畴分布及翻转 20

3.4

第 4 章

4.1

本章小结 21

Ni/PZT 复合薄膜电控磁性能的表征 . 22

前言 . 22

4.2 Ni/PZT 复合薄膜（断面）形貌表征 .... 22

4.3 Ni/PZT 复合薄膜电控磁性能测试 . 23

4.3.1 Ni/PZT 薄膜电控磁性能 ... 24

4.3.2

不同厚度 Ni 薄膜对电控磁性能的影响 ...... 25

4.4

本章小结 26

第 5 章

结论 . 27

插图索引 ...... 29

表格索引 ...... 31

参考文献 ...... 32

致谢 ... 35

声明 ... 36

附录 A

外文资料的书面翻译 ...... 37

在学期间参加课题的研究成果 ..... 47

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