基於磁電耦合的新型多鐵複合薄膜移相器基礎研究

《基於磁電耦合的新型多鐵複合薄膜移相器基礎研究》是依託華中科技大學，由於軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於磁電耦合的新型多鐵複合薄膜移相器基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：于軍
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

本項目將開展基於磁電耦合的新型多鐵複合薄膜移相器的基礎性研究。主要研究內容包括：.①建立磁電耦合的鐵電/鐵磁雙層膜模型，並用Landau-Ginzburg熱力學理論研究雙層膜系統的磁電耦合性能、移相特性及損耗行為；②採用射頻磁控濺射法製備BaxSr1-xTiO3\CoFe2O4鐵電-鐵磁雙層複合薄膜，進行工藝最佳化和摻雜改性研究，獲得大面積、均勻緻密、低損耗與高可調諧性的薄膜；③套用第一性原理，計算在應力作用下複合薄膜的電學、磁學及磁電耦合性能，探索這些性能與應力的關係，研究界面態對這些性能的影響；④設計新型的移相器單元模型結構，製備出移相器單元原型，同時最佳化移相器的阻抗匹配，構建測試系統平台，進行移相器單元性能的測試與表征。.本項目將著力解決用於相控陣天線移相器的若干關鍵基礎性科學問題，將為這類新型高性能、低成本多鐵複合薄膜微帶移相器的實用化奠定堅實的基礎。該項目研究無疑具有重要的科學價值

結題摘要

多鐵磁電材料不僅同時表現鐵電性和鐵磁性,而且具有磁電耦合, 即外加磁場下誘導的電極化或者套用電場下誘導的磁化。近來，由於磁電材料在新型存儲器，感測器，移相器，換能器等方面存在著潛在的巨大套用, 它吸引了相當大的關注。本項目利用傳統的固相反應法製備了(1-x)Ba0.8Sr0.2TiO3–xCoFe2O4 (x = 0.1–0.4)和(1-x) Ba0.6Sr0.4TiO3-xCoFe2O4（x=0.15，0.3，0.45）多鐵陶瓷複合物。研究了鐵酸鹽含量對複合物的微觀結構、介電、鐵電和鐵磁性的影響。實驗結果表明，製備出了同時具有鐵磁和鐵電性和好的介電性質的BST-CFO複合物陶瓷。研究發現，XRD顯示多鐵複合物由鈣鈦礦BST相和立方尖晶石CFO相組成，沒有其他的中間相和雜相。複合物表現為弛豫鐵電體。複合物的飽和磁化強度Ms幾乎隨著鐵酸鹽含量的增加而線性增加。另外，複合物的飽和極化強度隨著鐵酸鹽含量的增加而減少，而剩餘極化強度隨鐵酸鹽含量的增加而增加。複合物鐵電性的提高可能歸因於複合物中空間電荷的貢獻。另外，利用射頻磁控濺射在Pt/TiO2/SiO2/Si基片上沉積Ba0.8Sr0.2TiO3/CoFe2O4層狀異質結薄膜。 X射線衍射和掃描電鏡顯示了異質結薄膜是多晶的，由鈣鈦礦BST相和尖晶石CFO相組成。異質結薄膜同時表現明顯的鐵電性、鐵磁性和直接的磁電耦合效應，最大的磁電電壓係數是5.0 mV/cm Oe，是以前報導的Ba0.8Sr0.2TiO3/CoFe2O4顆粒陶瓷複合的七倍左右。