[发明专利]一种基于铁电薄膜和自组装磁性纳米颗粒结构的微纳米磁电耦合器件

摘要

本发明针对高性能微纳米磁电耦合器件不容易进行可控制备的问题，提出了一种通过压电力响应显微技术对铁电薄膜进行图形化+Z和‑Z铁电畴加工，再通过光化学沉积法在铁电畴表面极化自组装磁性金属纳米颗粒，制备出具有铁电薄膜和自组装磁性纳米颗粒结构的磁电耦合器件。该器件包括铁电薄膜层，支撑铁电薄膜的导电基底，以及在铁电薄膜层上自组装形成的磁性纳米颗粒结构。本发明利用压电力响应显微技术加工微纳米级按任意图形极化分布的PZT铁电畴，通过光化学沉积法自组装磁性金属纳米颗粒结构，生产工艺简单，适宜于微纳米磁电耦合器件的集成化制备。

主权项

1.一种基于铁电薄膜和自组装磁性纳米颗粒结构的磁电耦合器件，其特征在于：包括铁电薄膜层，支撑铁电薄膜的导电基底，以及通过光化学沉积法在具有图形化+Z铁电畴分布的铁电薄膜表面自组装形成的磁性金属纳米颗粒结构；所述的铁电薄膜包括锆钛酸铅薄膜、钛酸钡薄膜、钛酸铅薄膜、钛酸铋薄膜、钛酸锶钡薄膜、钽酸锶铋薄膜、锆钛酸铅镧薄膜、铌酸锂薄膜、镁铌酸铅薄膜、锌铌酸铅薄膜、钽铌酸钾薄膜；所述的导电基底包括Pt/SiO2/Si基底、Au/Si基底、Ag/Si基底、Cu/Si基底、Ni/Si基底、导电玻璃基底、石墨基底、导电陶瓷基底、金属箔片基底、普通金属基底、导电塑料基底；采用压电力响应显微技术对铁电薄膜的铁电畴进行可控加工，使铁电薄膜形成图形化+Z和‑Z铁电畴分布，其步骤为：(1)用导电银胶将铁电薄膜固定在铁片上，放置在原子力显微镜试样台上；(2)测试铁电薄膜的电滞回线得到铁电薄膜的矫顽场强度，采用比矫顽场强度稍大的电压做为铁电畴翻转电压；(3)将铁电畴分布图形输入具有压电力显微镜探针的原子力显微镜的扫描路径中，使压电力显微镜探针按照给定的铁电畴分布图形扫描铁电薄膜表面，扫描时铁电薄膜图形区域的翻转电压向上，非图形区域的翻转电压向下；磁性纳米颗粒在具有图形化+Z和‑Z铁电畴分布的铁电薄膜上通过光化学沉积法自组装沉积，其步骤为：(1)将铁电薄膜置于0.0001mol/L‑0.01mol/L的磁性金属的氯化物溶液中；(2)铁电薄膜‑氯化物溶液在紫外光下照射1‑60分钟，磁性纳米颗粒沉积在铁电薄膜的+Z铁电畴上；(3)取出铁电薄膜，用蒸馏水清洗并用氮气吹干。