摘要
铁性材料包括铁电（反铁电）、铁磁（反铁磁）、铁弹材料，而多铁材料是包含至少两种铁性序参量的材料。其中铁电、铁磁耦合的磁电复合材料因其磁电耦合、交换偏置、隧穿电阻等丰富的物理效应受到了研究者们的关注。磁电耦合效应可以实现磁场调控电极化，也可以通过电场调控磁化强度，因此提高磁电耦合效应也成了研究者们追求的目标。优化磁电材料结构、形状、尺寸及界面耦合性能是调控磁电耦合效应的重要手段，因此本文在柔性衬底云母（Mica）上制备了一种1-2型磁电复合薄膜，由于Mica层间结合力为范德华力，作用十分微弱，相对于刚性衬底，Mica的引入释放了衬底对薄膜的钳制效应，提高了薄膜的磁电耦合效应，主要研究内容及结论如下： 1、使用脉冲激光沉积法和静电纺丝法在Mica衬底上制备了以PbZr0.2Ti0.8O3（PZT）薄膜覆盖CoFe2O4（CFO）纳米纤维的1-2型PZT/CFO/SrRuO3（SRO）/NiFe2O4（NFO）/Mica磁电复合薄膜。该复合薄膜展现出良好的铁电性，剩余极化（Pr）为 36.9 μC/cm2，矫顽电场（Ec）为 233.7 kV/cm，磁电耦合系数为 319 mV/cm·Oe。 2、通过改变Mica衬底的厚度和CFO纳米纤维的密度对1-2型PZT/CFO磁电复合薄膜的磁电耦合性能进行调控。结果显示，随着 Mica 的减薄，样品的电学性能得到提高，磁电耦合系数由 421.2 mV/cm·Oe提升至 630 mV/cm·Oe，表明 Mica的减薄带来钳制作用的减弱，使应力更有效地从铁磁层传递至了铁电层。并且XRD和拉曼光谱的测试结果证实随着Mica厚度的减小，PZT薄膜的面内应变减小，c/a比增大，四方性增强，增强的铁电性使得异质结的磁电耦合性能提升。随着 CFO 纳米纤维密度的增加，磁电耦合系数由492.9 mV/cm·Oe提升至 6091.7 mV/cm·Oe, 最后通过原位磁场 XRD 中PZT（111）衍射峰向小角度偏移证实了应变介导的磁电耦合。 3、通过不同弯曲半径的模具对磁电复合薄膜施加不同的柔性使役条件，研究了样品在不同应变条件下的电学性能以及磁电耦合性能。结果显示，在 0.27 %的应变下，样品仍然保持良好的电学性能及磁电耦合性能，并且磁电耦合性能随着应变的增大呈现先增大后减小的规律，磁电耦合系数由 493 mV/cm·Oe提升至 1066 mV/cm·Oe而后降低至 387 mV/cm·Oe。微区磁电耦合性能表明，随着直流磁场增大，压电系数 d33先增大后减小，与磁电耦合系数变化规律一致，最大值达到 366 pm/V，相应地，磁电耦合系数最大达到1.18×10?2 pm/V·Oe，向上极化的电畴比例增多，从 6.92 %提升至 38.32 %。而随着电场增大，磁畴相位变化Δφ先增大后减小，估算的逆磁电耦合系数从9.78×10-9 s/m 提升至1.43×10-8 s/m 而后降低至 3.37×10-9 s/m。
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