2-2型PMNT/NFO复合磁电效应模拟

利用弹性力学模型,基于铁电相与铁磁相的本构方程,建立磁电复合材料的本构方程,推导2-2型非理想耦合的磁电双层、三层复合薄膜的纵向、横向磁电(ME)电压系数.研究铁磁相材料铁酸镍(NFO)和铁电相材料铌镁酸铅-钛酸铅(PMNT)复合的磁电效应,分析复合材料的磁电电压系数与PMNT体积分数、界面耦合参数、两相体积比及复合总层数的关系.结果表明两相材料的性能、体积分数以及耦合系数、复合层数都影响磁电电压系数.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3/CoFe2O4复合薄膜 电学、磁学性能的研究

利用射频磁控溅射技术在LaNiO3/SiO2/Si基底上制备了Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3/CoFe2O4和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3/CoFe2O4/Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3两种复合薄膜.我们采取了三种退火条件对复合薄膜进行退火处理,研究两种复合薄膜的晶体结构、电学和磁学性能.通过对两种复合薄膜的结构的分析,发现两步法退火后得到复合薄膜同时存在纯钙钛矿相和尖晶石相两种结构.铁电性能测试表明:两种复合薄膜均具有较好的铁电性能,其中三层复合薄膜的剩余极化强度Pr最大可以达到14.9 μC/cm2,这要归因于多层复合薄膜内部的应力-应变效应和界面耦合效应.在电场强度为80kV/cm的漏电流密度数量级仅10-5A/cm2,其导电机制在高电场区满足Schottky机制.介频性能测试表明:复合薄膜的介频特性较差,双层复合薄膜的介电性能较好,其介电常数εr为1078,其介电损耗tgδ较大,约为0.43.此外,对复合薄膜的磁滞回线测试表明:两种复合薄膜中均存在磁学性能,且双层结构复合薄膜的铁磁性能较大,其饱和磁化强度Ms为119 emu/cm3,剩余磁化强度Mr达到31.6 emu/cm3,矫顽场Hc为1360 Oe. 以上测试结果表明,铁电有序和磁有序可以存在于钙钛矿-尖晶石结构当中,通过多层复合和合适退火方式可以增强其铁电和介电性能.     

磁性夹层交换耦合中传导电子的间接交换作用分析

应用量子干涉理论和第一性原理研究了Co/Cu/Co夹层结构在[100]和[110]取向上振荡交换耦合及对磁层厚度的依赖,对夹层交换耦合振荡的计算结果表明:当相应的周期不变时,磁性层(Co)厚度的变化将导致在不同的RKKY振荡特征中势的再分配,磁层厚度发生变化时,磁性层上电子结构也发生变化,当磁性层较厚时,交换耦合仅在某一渐近值附近有一小的振荡.耦合振荡的周期、振幅和相位的测量与实验相一致,也与Barnas和Bruno理论吻合.     

磁性夹层交换耦合中传导电子的间接交换作用分析

应用量子干涉理论和第一性原理研究了Co/Cu/Co夹层结构在[100]和[110]取向上振荡交换耦合及对磁层厚度的依赖,对夹层交换耦合振荡的计算结果表明：当相应的周期不变时,磁性层（Co）厚度的变化将导致在不同的RKKY振荡特征中势的再分配,磁层厚度发生变化时,磁性层上电子结构也发生变化,当磁性层较厚时,交换耦合仅在某一渐近值附近有一小的振荡。耦合振荡的周期、振幅和相位的测量与实验相一致,也与Barnas和Bruno 理论吻合。     

铁磁材料界面磁耦合表面格林函数方法

基于表面格林函数理论,考虑二维平移对称,通过紧束缚线性糕模轨道(TB-LMTO)表面格林函数方法和完全避开一般的块格林函数方法(GF)方法,研究了铁磁材料界面磁耦合,以Co/Cu/Co的3层膜为例,对铁磁体之间的层间交换耦合作用进行了讨论.研究表明:磁性多层结构交换耦合振荡依赖于夹层厚度,当磁性层厚度改变,单独RKKY势的贡献显著的依赖于界面耦合.这结论与一种从头计算方法,在磁性多层膜中评价交换振荡耦合的结果相一致.     

不同表面层铁电薄膜的相变理论研究

基于横场伊辛模型,利用平均场近似理论推导久期方程的解,研究了单、双表面层铁电薄膜在不同总层数时,系统表面交换相互作用和内、外横场参量对铁电-顺电相变的影响,讨论了铁电薄膜各交换相互作用和横场参数以及薄膜层数对单、双表面铁电薄膜相图的影响,并计算了各个相互作用参数的过渡值特性.研究结果表明:薄膜总层数n、表面层数、内外部横场、表面交换相互作用都会改变铁电薄膜的相图.利用薄膜的尺寸效应和表面效应,增大系统总层数、表面层数和表面交换相互作用,可以提高薄膜相变温度,扩大铁电相区域,从而有利于改善铁电功能器件的环境温度.     

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3/CoFe_2O_4复合薄膜电学、磁学性能的研究

利用射频磁控溅射技术在LaNiO_3/SiO_2/Si基底上制备了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3/CoFe_2O_4和Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb TiO_3/Co Fe_2O_4/Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3两种复合薄膜.我们采取了三种退火条件对复合薄膜进行退火处理,研究两种复合薄膜的晶体结构、电学和磁学性能.通过对两种复合薄膜的结构的分析,发现两步法退火后得到复合薄膜同时存在纯钙钛矿相和尖晶石相两种结构.铁电性能测试表明,两种复合薄膜均具有较好的铁电性能,其中三层复合薄膜的剩余极化强度Pr最大可以达到14.9μC/cm2,这要归因于多层复合薄膜内部的应力-应变效应和界面耦合效应.在电场强度为80 k V/cm的漏电流密度数量级仅10-5A/cm2,其导电机制在高电场区满足Schottky机制.介频性能测试表明:复合薄膜的介频特性较差,双层复合薄膜的介电性能较好,其介电常数εr为1078,其介电损耗tgδ较大,约为0.43.此外,对复合薄膜的磁滞回线测试表明:两种复合薄膜中均存在磁学性能,且双层结构复合薄膜的铁磁性能较大,其饱和磁化强度Ms为119 emu/cm3,剩余磁化强度Mr达到31.6 emu/cm3,矫顽场Hc为1360 Oe.以上测试结果表明,铁电有序和磁有序可以存在于钙钛矿-尖晶石结构当中,通过多层复合和合适退火方式可以增强其铁电和介电性能.     

磁场作用下PMN-PT/CFO的磁电效应研究

在弹性力学模型下,推导非理想耦合状态的磁电(ME)电压系数公式.利用CFO随磁场变化的磁致伸缩特性,得到PMN-PT与CFO复合材料的磁电电压系数随磁场以及各参量的变化关系公式.研究了磁电电压系数在磁场下随磁场强度、压电相体积分数v、界面耦合系数k以及PMN-PT介电常数之间的变化关系.研究结果发现:磁电电压系数随PMN-PT体积分数和磁场强度的增大,表现为先增大,后逐渐减小至零;磁电电压系数强烈地依赖于界面耦合系数,耦合系数减小会极大降低复合材料的磁电效应;同时,磁电效应具有一定的频率特性,随着频率的逐渐增大而增大,直至达到稳定.     

高压退火对0.65PMN-0.35PT薄膜结构、形貌及电学性能的影响

利用射频磁控溅射技术在LaNiO₃/SiO₂/Si(100)基底上制备了厚 度约为250 nm的0.65PMN-0.35PT(PMN-PT)薄膜. 研究高压氧氛围退火方式对PMN-PT薄膜晶体结构、形貌以及电学性能的影响. 经过XRD测试发现,在高压氧气氛围中, 温度为400℃下退火后的PMN-PT薄膜具有纯的钙钛矿相结构, 具有完全的(100)择优取向, 且衍射峰尖锐, 表明经过高压退火后的薄膜结晶极为充分. SEM表面形貌测试结果显示, 经高压退火处理的PMN-PT薄膜表面呈现出棒状或泡状的形貌. 铁电性能测试表明: 氧气氛围压强4 MPa, 退火时间4h的PMN-PT薄膜样品具有较好的铁电性能, 其剩余极化强度P_r达到10.544 μC/cm², 且电滞回线形状较好, 但漏电流较大, 这可能是由于其微结构所导致.同时介电测试发现: PMN-PT薄膜样品具有极好的介电性能, 其在1 kHz下测试的介电常数ε_r达到913, 介电损耗tgδ 较小, 仅为0.065. 关键词： 射频磁控溅射 高压退火 0.65PMN-0.35PT 介电     

铁磁非铁磁夹层中电子自旋波的传输及应用

建立了有限对一维铁磁性和非磁性层交错组成的周期系统, 应用布洛赫自旋波量子理论, 研究了该系统的基本性质及电子波函数散射特征对交错层数量依赖的关系. 研究发现: 在系统中电子波函数可表示为无限周期系统中转换矩阵特征向量的叠加或类布洛赫函数, 解此函数可得到任意层数系统的单色波散射的精确解. 在此基础上, 导出了电子波函数在周期系统中反射系数和透射系数对能量的依赖关系. 对光谱窗口的计算发现其势能和宽度几乎与全反射区域一样. 该系统由于高能量的传输和在电子自旋方向上对交换能的依赖而可能用于自旋滤波器. 关键词： 磁性多层膜 铁磁性和非磁性结构 电子散射 电子自旋滤波器