纳米复合磁电材料的制备工艺

发布时间:2014-8-28 11:13:28

纳米复合磁电材料复合与块体复合差不多,其结构很相似,只是复合的尺度大小不同。纳米复合是在纳米尺度范围内的复合,这就造就了纳米复合材料的特殊性能。相比于块体磁电复合材料,纳米复合磁电材料具有一些独特的优越性:

(1)复合材料组分相的比例可以在纳米尺度上进行修改和控制,可以在纳米尺度范围内直接研究磁电效应的微观机理。

(2)块体材料中相之间的结合是通过共烧或者粘接的方式相结合的,其界面损耗是一个不容忽视的问题,而在薄膜中町实现原子尺度的结合,可以有效降低界面耦合损失。

(3)纳米磁电复合薄膜的制备为控制晶格应力、缺陷等方面提供了更大的自由,可获得高度择优取向甚至超晶格复合薄膜,更有利于研究磁电耦合的微观机理。

在纳米尺度下研究纳米复合磁电薄膜,其技术町以很容易地移植到半导体工艺中,用于制造集成磁/电器件。 纳米复合材料的连通性主要分为3大类,一类是纳米颗粒磁电材料,一种是纳米柱状磁电材料,还有一种是纳米层状磁电材料。随着近年薄膜制备经验和技术的积累。使得制备优质复杂结构的复合薄膜成为可能。由于磁电复合薄膜涉及两相多种成分的复合,比较常见的制备方法是使用激光脉冲沉积法和溶胶一凝胶旋涂法。

激光脉冲沉积(PLD)就是将激光瞬间聚焦于靶材上一块较小面积上,利用激光的高能量密度将激光照射处的靶材蒸发甚至电离,使其原子脱离靶材向基板运动,在温度较低的基板上沉积,从而达到成膜目的的一种手段。由于脉冲激光的高加热速率,晶体膜的激光沉积比其他薄膜生成技术要求的基板温度更低。但是PLD也有一个严重的问题,薄膜容易被溅污。溅射出来的大微粒将阻碍随后薄膜的形成,会影响薄膜的性能。

溶胶-凝胶旋涂法使用得最多的是制备纳米层状磁电薄膜。其步骤是先配好压电材料和磁致伸缩材料的前驱体溶液生成前驱溶胶,然后在基片表面交替旋涂前驱溶胶,最后进行退火晶化。在晶化过程中膜层产生分离重组,最终形成需要的薄膜。溶胶-凝胶旋涂法的优点是可以通过调节溶胶的浓度和旋涂的次数来控制膜层的厚度,缺点是制备出的磁电薄膜的可重复性和稳定性较差。