《CoFe2O4/Pb(Zr,Ti)O3複合材料的磁電各向異性研究》是依託華中科技大學，由陳實擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：CoFe2O4/Pb(Zr,Ti)O3複合材料的磁電各向異性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳實
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於磁電效應的磁電感測器，具有靈敏度和分辨力高、回響頻率範圍寬、室溫工作、被動探測、功耗小以及製備工藝簡單等特點，在地磁場、生物磁場等pTesla級微弱磁場的測量領域表現出非常好的套用前景。然而，一些可能對未來套用產生影響的基礎問題，例如磁電各向異性的大小和主要來源，與鐵電/鐵磁特性參數、材料異質結構及製備工藝之間的關係，有效的調控方式及其對磁電耦合的影響等，都是亟待解決的問題。本課題擬採用加壓放電電漿燒結技術製備高緻密度、無雜相和微裂紋的0-3型、1-3型CoFe2O4/Pb(Zr, Ti)O3磁電複合材料，研究複合材料微觀結構與磁電性能的關係、形狀各向異性和應變各向異性在磁電各向異性中的作用，以及不同工作模式對磁電各向異性的影響，以便更好地理解磁電各向異性甚至鐵電-鐵磁界面耦合的物理機制，促進磁電感測器的設計、製備及廣泛套用。
結題摘要
基於磁電效應的磁電感測器，具有靈敏度高、回響頻率寬、室溫工作、功耗小及工藝簡單等特點，在pTesla級微弱磁場測量領域表現出非常好的套用前景。磁電敏感單元具有高度各向異性是磁電感測器走向實用化的關鍵之一，然而目前有關磁電各向異性的研究還很缺乏，對其進行深入探討，有助於促進高各向異性磁電感測器的設計、製備及廣泛套用。 本項目以0-3型CoFe2O4/PZT磁電複合陶瓷和2-2型AlN/FeCoSiB磁電複合薄膜為對象，研究應變和形狀各向異性對磁電各向異性的影響，探索顯著提高磁電各向異性的有效方法，研究成果包括幾個方面： 1.0-3型CoFe2O4/PZT磁電複合材料的製備和性能研究：採用共沉澱等方法製備了CFO納米顆粒，並實現尺寸從15 nm到1 μm範圍內的有效調控。此外，使用SPS技術製備了CFO/PZT複合陶瓷，並對其性能進行了系統研究，發現當CFO質量分數為10%時，複合材料具有最佳磁電性能。 2.0-3型CoFe2O4/PZT磁電複合材料的應變各向異性研究：一般認為，0-3型複合結構的磁電各向異性在三種磁電複合結構中最弱，然而我們採用SPS方法製備的0-3型CFO/PZT複合材料，具有相對較大的磁電各向異性，這可能主要來源於複合材料製備過程中施加的單軸壓應力。 3.AlN/FeCoSiB磁電複合材料形狀各向異性的模擬研究：對固定厚度的不同長寬比FeCoSiB薄膜條狀樣品，進行了長度和寬度方向上磁化狀態及磁致伸縮的仿真。沿長度和寬度方向施加同樣大小的磁場時，隨長寬比的增加，長度方向磁感應強度逐漸增大，而寬度方向磁感應強度逐漸減小，這表明通過改變磁致伸縮相的形狀各向異性來提高磁電各向異性是可行的。 4.AlN/FeCoSiB磁電複合材料的製備和性能研究：採用磁控濺射方法，在Si/SiO2/Mo基底上製備了性能優良的AlN和FeCoSiB薄膜。在偏置磁場為10Oe、頻率為1 kHz下，磁電電壓係數達到101V/cm•Oe，交變磁場解析度達到1.6 nT/Hz1/2。 5.AlN/FeCoSiB磁電複合材料的形狀各向異性研究：採用微電子工藝製備出形狀各向異性的AlN/FeCoSiB複合薄膜，隨形狀各向異性度的增加，複合薄膜的磁電各向異性顯著增大。如果將FeCoSiB薄膜線寬降低到1μm，磁電各向異性係數可提高到80962，接近滿足高精度微弱磁場測量的要求。
