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形状退磁因子对层状磁电复合材料的影响

科学通报 2008年第10期53卷 1167-1171页

作者：潘德安陆俊白洋褚武扬乔利杰北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

传统层状磁电复合材料理论模型认为层状磁电复合材料的磁电性能只与压电和压磁原材料以及层厚比有关,而与其面内尺寸(长度和宽度)无关.研究了面内尺寸对层状磁电复合材料的磁电性能的影响.结果表明,层状磁电复合材料的磁电性能强烈依赖... 详细信息

传统层状磁电复合材料理论模型认为层状磁电复合材料的磁电性能只与压电和压磁原材料以及层厚比有关,而与其面内尺寸(长度和宽度)无关.研究了面内尺寸对层状磁电复合材料的磁电性能的影响.结果表明,层状磁电复合材料的磁电性能强烈依赖于其面内尺寸,根本原因是由于尺寸的变化导致了形状退磁因子的变化,从而引起磁电性能的变化.从理论和实验上证明了随着面内尺寸的变化,磁电性能将明显变化.随着面内尺寸的增加,层状磁电复合材料的磁电性能将逐渐增加.这可为磁电器件的合理设计提供依据并推动磁电器件的发展.

关键词：形状退磁因子磁致伸缩磁电性能

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多铁性复合材料磁电耦合效应研究进展

中国陶瓷 2018年第9期54卷 1-11页

作者：徐瑞成王振华陈刚李春月高荣礼重庆科技学院冶金与材料工程学院重庆401331 纳微复合材料与器件重庆市重点实验室重庆401331

多铁性材料由于同时具有铁电有序和磁性有序并且在这两种有序态之间存在耦合效应,使其在电容器、传感器、存储器、自旋电子器件等领域具有广泛的应用前景而备受关注。然而,单相多铁性材料难以在室温下实现强的磁电耦合效应从而限制其实... 详细信息

多铁性材料由于同时具有铁电有序和磁性有序并且在这两种有序态之间存在耦合效应,使其在电容器、传感器、存储器、自旋电子器件等领域具有广泛的应用前景而备受关注。然而,单相多铁性材料难以在室温下实现强的磁电耦合效应从而限制其实际应用。通过将具有强压电效应的铁电相与强磁致伸缩效应的铁磁相复合而成的多铁性材料理论上可获得室温下强的磁电耦合效应。但是,复合多铁性材料的磁电耦合效应与组成复合材料自身的性能、磁电相的体积比、测试条件（电磁场大小、频率）以及磁电相的连接方式等因素相关。其中,连接方式是调控磁电耦合效应的重要因素,也是目前研究的热点问题。目前连接方式也较多,如何通过连接方式的调控提高复合多铁性材料的磁电耦合效应极其重要。为此,综述了国内外通过连接方式来调控多铁性材料磁电耦合效应的研究进展,并提出了一些亟待解决的问题。

关键词：多铁性复合材料磁电性能耦合效应连接方式进展

非接触式柔性自偏置磁电电流传感器设计与应用

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传感器与微系统 2024年第2期43卷 165-168页

作者：王伟杰何星躲雍明超王胜辉郭旭许继集团有限公司河南许昌461000

针对电网中现有电流传感器存在的易磁芯饱和、体积大、响应带宽窄、制备成本较高等问题,设计了一种柔性自偏置磁电电流传感器。首先,测试了磁电电流传感器在零偏置状态下的磁电性能,磁电电压系数可达17.65 V/(cm·Oe),表明传感器在零偏... 详细信息

针对电网中现有电流传感器存在的易磁芯饱和、体积大、响应带宽窄、制备成本较高等问题,设计了一种柔性自偏置磁电电流传感器。首先,测试了磁电电流传感器在零偏置状态下的磁电性能,磁电电压系数可达17.65 V/(cm·Oe),表明传感器在零偏置状态下具有优异的磁电响应性能;然后,通过搭建的电流测试平台对传感器电流检测能力进行了验证,结果表明,传感器在谐振及工频频率时都具有良好的电流监测能力,且在工频电流50 Hz时灵敏度为33.07 mV/A,具有优异的灵敏度和线性度;最后,设计的磁电电流传感器在电力电缆护层环流监测业务上进行了试点应用,运行良好,表明非接触式柔性自偏置磁电电流传感器在电网非接触电流检测领域具有很大的应用价值和广阔的应用前景。

关键词：磁电电流传感器磁电性能非接触电流检测磁电电压系数

溶胶凝胶法合成CoFe_2O_4/Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3磁电复合薄膜

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矿冶工程 2012年第6期32卷 110-112,115页

作者：朱晓勇许育东黄琼王雷苏海林石敏伍光合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 安徽职业技术学院电气工程系安徽合肥230011

用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上旋涂制备了CoFe2O4/Pb(Zr0.53Ti0.47)O3层状磁电复合薄膜(2-2型)。利用XRD分析了薄膜的相组成,运用SEM研究了薄膜表面和断面的微观形貌,并研究了薄膜的铁磁和磁电耦合性能。研究表明,低浓度的CFO前... 详细信息

用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上旋涂制备了CoFe2O4/Pb(Zr0.53Ti0.47)O3层状磁电复合薄膜(2-2型)。利用XRD分析了薄膜的相组成,运用SEM研究了薄膜表面和断面的微观形貌,并研究了薄膜的铁磁和磁电耦合性能。研究表明,低浓度的CFO前驱体溶液能显著改善薄膜的微观形貌,磁电复合薄膜多层纳米结构清晰平整。复合薄膜表现出良好的铁磁性能,磁场平行和垂直于薄膜表面的饱和磁化强度分别为298和272 emu/cm3。随着外磁场(HBias)的增加,复合薄膜的磁电电压系数(αE)有逐渐减小的趋势;在HBias接近0时,αE达到最大值。随着复合薄膜磁性层间距的减小,静磁耦合效应的增加,αE存在上升趋势。

关键词：磁电复合材料溶胶凝胶法复合薄膜磁电性能

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磁电复合材料的性能研究及器件设计

磁电复合材料的性能研究及器件设计

作者：过阳阳陕西师范大学

学位级别：硕士

磁电材料是一类新颖的多功能材料,具有许多潜在的应用,不仅具有电、磁特性,而且电、磁之间存在耦合相互作用即磁电效应。基于目前已有的工作基础,本论文构造新的PZT/Terfenol-D磁电叠层复合材料来获得较高的磁电性能,进行了深入的实验... 详细信息

磁电材料是一类新颖的多功能材料,具有许多潜在的应用,不仅具有电、磁特性,而且电、磁之间存在耦合相互作用即磁电效应。基于目前已有的工作基础,本论文构造新的PZT/Terfenol-D磁电叠层复合材料来获得较高的磁电性能,进行了深入的实验研究。第一：对PZT/Terfenol-D双层结构磁电复合材料进行研究,得出磁电性能随偏置磁场、谐振频率、不同位置磁电压分布等因素的变化规律。经过测试发现它们都具有了较好的磁电性能。第二：制备了PMNT/Terfenol-D/PMNT三明治结构磁电复合材料,研究其电转换磁效率,实验结果显示这种结构具出了良好的磁电性能,其磁电系数是双层磁电复合样品的2倍多。并得到了该结构复合材料的谐振特征,磁电系数和相位差随频率变化的规律,还运用相关理论对实验结果进行了解释。第三：基于以上研究基础,对PZT/Terfenol-D三层和双层的对称和非对称结构的电诱导磁效应(EIM)和磁诱导电效应(MIE)谐振特征进行细致地实验研究。经过测试得出了谐振频率附近MIE和EIM响应得到增强,谐振峰随磁场发生移动现象是由Terfenol-D在磁场中的声速变化引起,磁电性能与PZT和Terfenol-D的厚度比有关。又通过对样品中PZT层两种不同的电路连接方式,得出非对称复合样品的弯曲EIM谐振模量比对称复合样品的弯曲EIM谐振模量强的理论依据,为将来设计磁电设备提供有效参考。第四：运用磁电复合材料对磁电原型器件进行了探索。将Rosen压电变压器和Terfenol-D合金复合制备成磁电原型器件,详细讨论了随着Terfenol-D厚度的减小,电诱导磁系数随Rosen压电变压器上位置移动的变化规律,发现此结构的磁电系数得到了很大提高,此结构的磁电性能有望得到进一步增强,如优化复合材料结构的参数。

关键词：磁电材料磁电效应磁电性能

CoFe2O4/P（VDF-TrFE）磁电复合材料性能研究

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CoFe2O4/P（VDF-TrFE）磁电复合材料性能研究

作者：尹亚玲西安理工大学

学位级别：硕士

多铁性复合材料特别是兼具铁电和铁磁性的磁电复合材料,其在室温下具有较高的磁电效应,因此在微电子器件领域有着十分广阔的应用前景。其中,柔性聚合物基磁电复合材料很好的中和了无机陶瓷与聚合物材料的优点,比如陶瓷的高压电与介电值... 详细信息

多铁性复合材料特别是兼具铁电和铁磁性的磁电复合材料,其在室温下具有较高的磁电效应,因此在微电子器件领域有着十分广阔的应用前景。其中,柔性聚合物基磁电复合材料很好的中和了无机陶瓷与聚合物材料的优点,比如陶瓷的高压电与介电值,聚合物.的柔性以及高击穿场强等。本文采用具有高压电值（d31～20 pC/N）的聚（偏氟乙烯-三氟乙烯）（P（VDF-TrFE））作为磁电复合材料的压电相,高饱和磁致伸缩系数的铁酸钴CoFe204（CFO）作为铁磁相,分别采用2-2型层状复合和0-3型核-壳结构颗粒复合两种不同的连通方式制备了P（VDF-TrFE）聚合物基磁电复合膜,利用XRD、SEM、铁电测试仪、宽频介电谱仪和VSM对复合膜的晶相、组成成分、显微结构、铁电性能、介电性能、铁磁性能和磁电性能进行了测试分析。取得研究成果如下:1)采用溶胶-凝胶法在Si衬底上旋涂制备了CFO薄膜,发现在旋涂9层,700℃的退火温度下,CFO薄膜具有较好的磁性能。将CFO薄膜与P（VDF-TrFE）复合,采用275 NMV/m电场极化后,P（VDF-TrFE）层表现出本征铁电体特征;此外,发现极化后的CFO/P（VDF-TrFE）薄膜的磁化强度增大,这是因为极化电场导致了薄膜磁各向异性的变化,说明薄膜中存在强磁电耦合。最后对复合薄膜的磁电电压系数（αE31）进行理论拟合,发现当界面耦合系数k为0.5时,可以得到508.5mV/cm·Oe的大的磁电耦合系数。2)以P（VDF-TrFE）为基体,分别添加纯CFO、CFO@BT和CFO@BT@PDA纳米颗粒,制备了三种0-3型复合磁电薄膜。与添加纯CFO的薄膜相比,填充CFO@BT@PDA的薄膜表现出增强的介电、铁电与铁磁（FM）特性。尤其是CFO@BT@PDA/P（VDF-TrFE）薄膜,在低频（10-1Hz）下介电常数（εr）达到了85.7;在75MV/m的电场下,最大极化值（Pm）达到了49.5μC/c.m2;在5MV/m的电场下110℃油浴中极化30min,发现极化后复合薄膜饱和磁化值（Ms）由52.1emu/g增大到了61.7emu/g,从而说明了磁电复合膜具有强的磁电耦合效应。最后对CFO@BT/P（VDF-TrFE）复合膜的磁电电压系数通过非自洽理论（NSC）进行了显式计算,得出在CFO体积分数f为0.075时,αE33为150.58mV/cm·Oe。以上结果表明,无论是2-2型的CFO/P（VDF-TrFE）薄膜还是核壳结构的0-3型CFO@BT@PDA/P（VDF-TrFE）薄膜都具有较高的磁电电压系数,为多铁性复合膜作为存储和磁电传感器件提供了潜在的候选者;此外,这种核壳结构的柔性磁电膜也为今后研究高磁电效应的复合材料提供了一个很好的参考。

关键词： PVDF基聚合物铁酸钴核-壳结构复合薄膜磁电性能

薄膜结构SrCoO3-δ体系磁、电性能研究

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薄膜结构SrCoO3-δ体系磁、电性能研究

作者：严蔚胜福建师范大学

学位级别：硕士

近年来,科研界兴起了一股研究钙钛矿材料的热潮。钙钛矿材料已经成为太阳能电池、燃料电池、催化剂、传感器、发光材料、磁记录等领域广泛关注的焦点。让器件做小扩充更多功能的需求使许多人热衷于研究材料制备成薄膜所具有的性质。SrCo... 详细信息

近年来,科研界兴起了一股研究钙钛矿材料的热潮。钙钛矿材料已经成为太阳能电池、燃料电池、催化剂、传感器、发光材料、磁记录等领域广泛关注的焦点。让器件做小扩充更多功能的需求使许多人热衷于研究材料制备成薄膜所具有的性质。SrCoO(SCO)这种钙钛矿材料随着氧含量变化具有不同的晶体结构与不同物理性质。虽然SCO薄膜的许多性质都得到广泛研究,但其磁、电性质还未得到充分研究。基于这一研究现状,本文着重研究SCO这一材料体系的磁、电性质。具体工作如下:⑴以固相反应法+脉冲激光沉积法(PLD)制备出纯相SrCoO薄膜。当温度升高薄膜的磁性变弱,且在2K时有最大饱和磁化强度为30emu/cm。SrCoO薄膜在温度从10K至300K变化过程中出现了金属性-绝缘体转变(MIT)过程,且该过程为可逆的。我们通过Mott定律拟合,结果表明高温区(T>T)的电输运机制为可变范围跳跃(VRH)。从材料的磁、电性能测试结果可知,其在传感器,记忆材料的实际应用上有很大的前景。⑵以固相反应法+PLD制备出纯相SrCoFeO(x=0,0.2,0.6)薄膜。我们同样观测到SrCoFeO薄膜在温度从2K至400K变化过程中出现了金属性-绝缘体转变(MIT)过程,不同的是减少的膜厚度及掺杂使转变温度有所提高。我们通过Mott定律拟合,结果表明高温区(T>T)的电输运机制仍为VRH。⑶以固相反应法+PLD制备出SrCoFeO(x=0,0.2,0.6)薄膜。与之前不同,在制备SrCoFeO薄膜过程中并不提供氧压即增多了氧空位。氧空位增多使膜有所变厚。增多氧空位后只有较低掺杂量即0.2时,SrCoFeO薄膜在温度从2K至400K变化过程中出现了金属性-绝缘体转变(MIT)且转变温度再次提高。我们通过Mott定律拟合,结果表明高温区(T>T)的电输运机制仍为VRH。而掺杂为0或0.6的都表现出绝缘体电性。说明较低含量的掺杂可以在较多氧空位情形下出现MIT现象。

关键词：钙钛矿 SrCoO3-δ SrCo1-xFexO3-δ 磁电性能薄膜

钴铁氧体基磁电耦合钙钛矿复合结构陶瓷材料的制备及性能调控研究

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钴铁氧体基磁电耦合钙钛矿复合结构陶瓷材料的制备及性能调控研究

作者：黄欢欢南昌大学

学位级别：硕士

随着电子信息技术和移动通讯的飞速发展,电子设备元器件的小型化和多功能化已成为当代科技发展的必然趋势。磁电复合材料作为一种同时具有铁电性和铁磁性的多铁性功能材料,提供了一种由磁场控制极化或者由电场控制磁化的可能而成为了当... 详细信息

随着电子信息技术和移动通讯的飞速发展,电子设备元器件的小型化和多功能化已成为当代科技发展的必然趋势。磁电复合材料作为一种同时具有铁电性和铁磁性的多铁性功能材料,提供了一种由磁场控制极化或者由电场控制磁化的可能而成为了当下材料学研究的一个热点。本论文旨在探索复相多铁性材料(1-x)Ba(TiSn)O-x(BaCa)Ti O-Co FeO(简称BCST-CFO)的制备工艺、组成成分和微观结构对材料性能的影响,主要研究内容如下:(1)采用固相烧结法制备了稀土离子Lu掺杂的NiZnLuFeO(x=0.000,0.004,0.008,0.012,0.016和0.020)铁氧体,研究了不同含量的Lu对基体结构和性能的影响。结果表明:所有组分的样品均为立方尖晶石结构,无杂相生成;样品的晶格常数单调增加;电子能谱图表明样品中各元素的理论占比和实际占比基本吻合;介电常数随着外加电场频率升高而逐渐减小并在高频处趋于一个稳定值;随着样品中Lu浓度的增加,样品的饱和磁化强度先增加后减小,在x=0.004时达到最大值,M=71.41emu/g。(2)采用固相烧结法制备了一系列不同比分的(1-x)Ba(TiSn)O-x(BaCa)Ti O(x=0.2、0.1,y=0.12、0.1,z=0.3、0.4)复合钙钛矿压电陶瓷。研究了不同比分下原料配比对材料结构和性能的影响。结果表明:所有样品均为钙钛矿结构,无杂相生成;随着频率的增加,介电常数单调减小并在高频处趋于一个稳定值;随着温度的升高,介电常数先增大后减小,在100-110℃附近均出现居里温度峰;所有样品都表现出明显的铁电性电滞回线,第2组样品的饱和磁化强度最高,M=25.2μC/cm;材料的压电性能和极化强度具有明显的相关性,第2组样品的压电系数最大,d=366p C/N。(3)选取了第二个系列工作中压电性能最好的第二组样品作为复合材料中的铁电相,采用固相烧结法制备了一系列不同比例的BCST-CFO复合陶瓷(BCST∶CFO=0∶10,1∶9,3∶7,5∶5,7∶3,9∶1,10∶0),探究了复合陶瓷中两组材料的相对含量对其的结构、磁电性能的影响。结果表明:随着复合材料中铁电相BCST的增加,样品的尖晶石结构CFO特征峰逐渐减弱,铁电相BCST特征峰逐渐增强;随着外加电场频率的增加,介电常数单调减小并在高频处趋于一个稳定值;当样品的主要成分为BCST时,其介电常数在100℃附近出现明显的居里温度峰;铁电性能测试结果表明,当样品中主要成分为BCST时表现出明显的铁电性电滞回线;铁磁性能测试结果表明,随着样品中铁电相含量的逐渐增加,样品的饱和磁化强度单调减少,当样品为纯相的钙钛矿结构BCST时,其饱和磁化强度几乎为零;样品的压电系数与复合材料中铁电相BCST的含量正相关,其压电系数随着样品中BCST的含量增加而单调递增,当样品为纯相的BCST时,压电系数达到最大值,d=370pC/N。

关键词：尖晶石铁氧体钙钛矿磁电耦合复合材料磁电性能

LTCC用低温烧结Mg-Cu-Zn铁氧体的研究

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材料导报 2004年第8期18卷 58-60页

作者：贾利军张杰张怀武刘颖力钟智勇电子科技大学微电子与固体电子学院成都610054

采用普通陶瓷工艺合成一系列低温烧结的Mg-Cu-Zn铁氧体(Mg_(0.5-x)Cu_xZn(0.5)O)(Fe_2O_3)_(0.95)(x=0.1、0.15、0.20、0.25、0.30),在900～1100℃研究了CuO加入量对磁性能和烧结特性的影响,在此基础上进一步研究了Bi_2O_3以及BaTiO_3掺杂对900℃烧结Mg-Cu-Zn铁氧体的成相、致密化过程、显微结构和磁电性能的影响,结果显示,低温烧结的复合Mg-Cu-Zn铁氧体有望用作LTCC材料。

关键词：低温烧结 Mg-Cu-Zn 铁氧体掺杂磁电性能显微结构 LTCC技术