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      納米復合磁電材料的制備工藝

      發布時間:2014-8-28 11:13:28

      納米復合磁電材料復合與塊體復合差不多,其結構很相似,只是復合的尺度大小不同。納米復合是在納米尺度范圍內的復合,這就造就了納米復合材料的特殊性能。相比于塊體磁電復合材料,納米復合磁電材料具有一些獨特的優越性:

      (1)復合材料組分相的比例可以在納米尺度上進行修改和控制,可以在納米尺度范圍內直接研究磁電效應的微觀機理。

      (2)塊體材料中相之間的結合是通過共燒或者粘接的方式相結合的,其界面損耗是一個不容忽視的問題,而在薄膜中町實現原子尺度的結合,可以有效降低界面耦合損失。

      (3)納米磁電復合薄膜的制備為控制晶格應力、缺陷等方面提供了更大的自由,可獲得高度擇優取向甚至超晶格復合薄膜,更有利于研究磁電耦合的微觀機理。

      在納米尺度下研究納米復合磁電薄膜,其技術町以很容易地移植到半導體工藝中,用于制造集成磁/電器件。 納米復合材料的連通性主要分為3大類,一類是納米顆粒磁電材料,一種是納米柱狀磁電材料,還有一種是納米層狀磁電材料。隨著近年薄膜制備經驗和技術的積累。使得制備優質復雜結構的復合薄膜成為可能。由于磁電復合薄膜涉及兩相多種成分的復合,比較常見的制備方法是使用激光脈沖沉積法和溶膠一凝膠旋涂法。

      激光脈沖沉積(PLD)就是將激光瞬間聚焦于靶材上一塊較小面積上,利用激光的高能量密度將激光照射處的靶材蒸發甚至電離,使其原子脫離靶材向基板運動,在溫度較低的基板上沉積,從而達到成膜目的的一種手段。由于脈沖激光的高加熱速率,晶體膜的激光沉積比其他薄膜生成技術要求的基板溫度更低。但是PLD也有一個嚴重的問題,薄膜容易被濺污。濺射出來的大微粒將阻礙隨后薄膜的形成,會影響薄膜的性能。

      溶膠-凝膠旋涂法使用得最多的是制備納米層狀磁電薄膜。其步驟是先配好壓電材料和磁致伸縮材料的前驅體溶液生成前驅溶膠,然后在基片表面交替旋涂前驅溶膠,最后進行退火晶化。在晶化過程中膜層產生分離重組,最終形成需要的薄膜。溶膠-凝膠旋涂法的優點是可以通過調節溶膠的濃度和旋涂的次數來控制膜層的厚度,缺點是制備出的磁電薄膜的可重復性和穩定性較差。

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