[发明专利]具有磁电效应的复合薄膜异质结及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于介电物理和磁学物理领域，涉及一种具有磁电效应的复合薄膜异质结及其制备方法。具体来说，涉及一种由稀土铁合金磁致伸缩纳米薄膜和聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物压电薄膜复合而成的一种具有磁电耦合效应的复合薄膜异质结。

背景技术

磁电效应是材料在外加磁场作用下发生介电极化或在外加电场作用下发生磁化的现象。在磁电材料研究领域，已知复合材料具有比单相化合物高得多的磁电效应，因此更具实用价值，在新一代高性能的电-磁功能器件中具有广阔的应用前景，可广泛应用于信息存储、集成电路、磁场探测以及磁电能量转换等诸多领域。

近年来，随着电子集成技术和纳米技术的飞速发展，需要开发纳米层次下的磁电复合材料以满足在微型驱动器、微传感器等微机电系统和微信息存储器等方面的应用需求。纳米层次下的磁电复合材料一般以复合薄膜的形式存在，即将具有压电效应和磁致伸缩效应的材料按照一定的复合方式以薄膜的形式淀积在衬底上，形成磁电复合薄膜。

当前，有关磁电复合薄膜的研究和开发正在日益成为磁电材料领域的热点。当前国内外制备磁电复合薄膜一般是采用常规的物理方法或化学方法在硬质的陶瓷或硅基衬底上沉积形成磁电复合薄膜。如文献[1]报导了采用脉冲激光淀积方法在单晶Si(100)衬底上沉积获得CoFe₂O₄/Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃层合磁电复合薄膜；文献[2]报导了采用脉冲激光淀积方法在单晶SrTiO₃(001)衬底上制备出有序的CoFe₂O₄纳米柱镶嵌在BaTiO₃基体中的磁电纳米复合薄膜；文献[3]报导了采用溶胶凝胶方法在外延生长铂金的硅衬底(Pt/Ti/SiO₂/Si)上交替旋涂获得了Co_0.9Zn_0.1Fe₂O₄/Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃多层磁电复合薄膜；专利ZL10041727.0公开了一种采用溶胶凝胶方法制备出的由锆钛酸铅和铁酸钴复合形成的磁电复合薄膜。

根据已有的文献和专利报导，迄今为止，磁电复合薄膜的制备大多采用脉冲激光淀积方法或者溶胶凝胶方法，复合组分主要是具有尖晶石结构的磁致伸缩材料[如CoFe₂O₄，NiFe₂O₄等]和具有钙钛矿结构的压电材料[如Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃，BaTiO₃等]。虽然这些复合薄膜表现出磁电耦合效应，但是仍旧存在一些明显不足，如：(1)由于硬质陶瓷和硅基衬底对复合薄膜的应力约束作用，极大限制了复合薄膜中两相间的应力传递过程，造成磁电效应普遍较弱；(2)所采用的尖晶石结构的铁氧体材料的磁致伸缩性能普遍较弱，造成复合薄膜的磁电效应不强。

本发明的背景技术涉及以下文献：

[1]J.P.Zhou，C.W.Nan，et.al.Magnetoelectric CoFe₂O₄/Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃double-layer thin film prepared by pulsed-laser deposition.Appl.Phys.Lett.2006，88：013111.

[2]H.Zhang，J.Wang，et.al.Multiferroic BaTiO₃-CoFe₂O₄ Nanostructure.Sinence 2004，303：661-663.