Terfenol-D/PMNT/Terfenol-D层状磁电复合材料的磁电效应分析

从压电效应和压磁效应本构方程出发,建立了层状磁电复合材料的1-3模型,结合材料机械运动学方程和电路状态方程,推导出层状磁电复合材料的磁-机-电等效电路,并全面分析磁电转换效应。既而提出新型层状磁电复合材料Terfenol-D/PMNT/Terfenol-D,以提出的1-3模型为例,对此材料的磁电响应进行数值计算,用Matlab仿真得出计算结果,从而得出该结构的层状磁电复合材料的磁电转换系数要高于市场上广泛使用的Terfenol-D/PZT/Terfenol-D复合材料的磁电转换系数,为新型磁电材料的制备提供理论依据。     

考虑非等长应变的磁电层合材料低频磁电响应特性

本文提出了一种考虑非等长应变的磁电层合材料低频磁电响应模型.该模型以剪切应力传递应变为基础,采用应力函数法分析了磁致伸缩层、压电层的应力和应变,利用粘接处的应变相等,求出了开路状态下磁电层合材料L-T模式的低频磁电响应特性.该模型能研究磁致伸缩材料的柔顺系数、压磁系数、层合比、压电材料的机电耦合系数、压电系数等参数对磁电电压系数的影响,并与等效电路法、两种考虑退磁场的等效电路法以及实验结果进行了对比研究.针对Terfenol-D/PZT/Terfenol-D的研究结果表明:理论结果与实验结果误差为5.42%,与其他方法相比,本文的结果与实验结果吻合得更好.     

纵向极化与磁化的压电/磁伸材料磁电效应理论及实验

将磁致伸缩材料及压电材料的本构方程与运动方程相结合, 考虑到压电材料具有高输出阻抗特点及测试仪器的有限输入阻抗和传输信号引线电容对磁电效应输出电压的影响, 给出了纵向极化压电材料与纵向磁化的Terfenol-D 巨磁伸材料形成的磁电元件的磁电效应理论. 研制了由六根一维磁伸材料构成的磁电元件并对其磁电效应性能进行了测试. 与前人的理论结果比较可见考虑测试系统有限输入阻抗及电缆电容后建立的磁电效应理论与实验结果更吻合.传输信号的电缆电容及测试仪器输入阻抗对检测结果产生很大的影响,它可用于解释实际中检测到的电压远小于开路电压理论结果的原因.开路下纵向极化磁电元件磁灵敏度的理论值达6 V/Oe(1 Oe=79.6 A/m),而仪器实际检测到的磁灵敏度(电压转换系数)仅为数百毫伏每奥.     

利用不同沉积温度和衬底控制压电/压磁异质结的磁电耦合系数

以生长在不同电极衬底:MgO,c-sapphire,a-sapphire,Si上的钙钛矿PbTiO3(PTO)/Terfenol-D压电/压磁异质结为例,利用唯象热力学理论研究了热应力对压电/压磁异质结磁电耦合效应的影响.计算结果表明,铁电薄膜内的热应力强烈依赖于薄膜沉积温度与衬底、薄膜之间热膨胀系数的差异,而热应力又显著影响磁电耦合性能.对于热膨胀系数大于薄膜材料的衬底,如MgO,铁电薄膜内的热应力为压应力,导致压电/压磁异质结的磁电电压系数增强;对于热膨胀系数小于薄膜材料衬底,如c-sapphire,a-sapphire,Si,铁电薄膜内热应力为拉应力,导致压电/压磁异质结的磁电电压系数减小.研究提出了通过改变沉积温度以及选择合适衬底来调控压电/压磁异质结磁电耦合效应的新思路,为工程上增强压电/压磁异质结磁电耦合性能提供了新的途径.     

高温度稳定性磁电复合材料的制备及其性能

以锆钛酸铅(PZT)为压电相,分别以Ni和非晶铁合金(Metal-glass)为磁致伸缩相,采用焊接的方法制备了层状磁电复合材料Ni/PZT/Ni和Metal-glass/PZT/Metal-glass,并研究其在0~100℃范围内的磁电效应.结果表明,通过焊接复合得到的2种层状磁电复合材料都表现出良好的温度稳定性,在0~100℃范围内磁电电压系数基本保持恒定,有望用于高温磁电器件的设计.     

新型磁电复合材料传感器的理论分析

设计了巨磁致伸缩材料（Terfenol-D）／锆钛酸铅（PZT）／巨磁致伸缩材料（Terfenol-D）三层磁电材料L-T模型传感器，利用所设计的磁电传感器，可以精密测试磁场强度。采用等效电路法对复合材料的磁电电压系数进行理论分析与计算，表明所设计的传感器具有很高的磁场测量精度，建立的方程对磁电传感器的设计具有指导作用。     

BaTi0.99Fe0.01O3-Tb1-xDyxFe2-y复合双层结构中的磁电效应

用溶胶-凝胶法制备了BaTi0.99Fe0.01O3粉体,在1 350℃烧结成圆片状多晶样品.结构分析表明BaTi0.990.99Fe0.01O3依然是四方相钙钛矿结构,但是居里温度及相变潜热比纯净BaTiO3均略低.将BaTin0.99Fe0.01O3与Tb1-xDyx Fe2-y复合构成双层膜.研究了该层状结构的磁电(ME)效应.在2.8 kA/m的低磁场下,得到该双层膜最大横向磁电系数.并且BaTi0.99Fe0.01O3-Tb1-xDyx Fe2-y双层膜的横向磁电系数比BaTiO3-Tb1-xDyx Fe2-y双层膜的横向磁电系数大50%.因此掺杂BaTiO3可望成为ME复合结构中压电相的一个理想选择.另外由于不含铅、锆等有害物质,符合环保要求;改性的BaTiO3具有深入研究和应用价值.     

外电场对层状复合材料磁电效应的影响

以Landau唯象热力学理论为基础，求得了与电场相关的压电相状态方程，结合磁致伸缩相状态方程和一定的边界条件，研究了外电场对磁电电压系数的影响．结果显示：用来极化铁电层的外电场对磁电作用有很大的影响，随着外电场的增大，横向和纵向的磁电电压系数将明显减小，从而有效分析了磁电电压系数实验值小于理论值的可能原因．     

电子传输层对有机电致发光器件磁效应的影响

本文以Alq_3:Liq为电子传输层,运用光电磁一体化测量技术,研究了电子传输层对有机电致发光器件磁效应的影响.在不同电压和不同温度下,测量了器件(ITO/MoO_3/NPB/Alq_3/Alq_3:Liq/CsCl/Al)的电流强度和电致发光强度随外加磁场作用的变化,深入研究了不同电压以及不同掺杂厚度器件的磁电导效应(MC)和磁电致发光效应(MEL),并且探讨了低温下器件的磁效应机制.实验发现,不同掺杂厚度器件的磁电导和磁电致发光效应都表现出不同变化,且相同掺杂厚度的器件在不同偏压和不同温度下的MC以及MEL曲线也有较为明显的规律.利用磁场调控的超精细相互作用(HFI)、单重态激子裂变(STT)和三重态-三重态激子淬灭(TTA)等磁效应理论,对器件的磁效应进行探讨.实验结果证明,通过改变电子传输层掺杂厚度,可以有效控制电子的注入,从而实现对发光层三重态激子浓度的调节,最终达到对有机磁效应的调控.本文对上述现象的研究进一步丰富了有机磁效应的实验规律,同时也提供了一种通过改变掺杂厚度实现有机磁效应调控的新方法.     

磁电复合材料结构对磁电系数的影响

利用基于压电效应和磁致伸缩效应的本构方程,采用有限元法分别对矩形、半圆形、凸半圆形以及梯形4种不同几何形状的磁致伸缩/压电/磁致伸缩层叠复合材料的磁电响应进行研究,分析复合材料的磁电特性。结果表明:稳态时,两端为半圆形的磁电复合结构的输出电压最大,在外加直流磁场为1 000 Oe时可达76.25 V。频域分析中,两端为凸半圆形的磁电复合结构的共振频率最低,为76.5 kHz。在1 kHz时,两端为梯形结构的磁电复合结构磁电系数最大,为7.63 V/(Oe·cm),在共振时,磁电系数达到126.34 V/(Oe·cm)。进一步分析了磁电压电材料不同层叠顺序对半圆形结构复合材料磁电系数的影响,结果表明PTN层叠顺序的磁电复合结构的磁电系数最大,为5.48 V/(Oe·cm),而TPN层叠顺序型磁电复合材料的磁电系数最小,为1.64 V/(Oe·cm)。     

压电/压磁条环磁电复合材料的逆磁电效应

研究了压电/压磁条环磁电复合材料在弯曲谐振频率下的逆磁电效应(CME),其中压电材料为锆钛酸铅(PZT),压磁材料为镍锌铁氧体(NiZn ferrite).由于PZT与镍锌铁氧体环之间的机电耦合,该磁电材料在一阶弯曲谐振频率和一阶纵向谐振频率处的逆磁电系数明显大于非谐振频率处的逆磁电系数.在一阶弯曲谐振频率下,该磁电材料在H=190 Oe、E=200 V/cm测得较大磁感应强度(B_m≈2.13×10~(-5)G).B_m在-130 OeH130 Oe间呈现的磁滞现象源于镍锌铁氧体环压磁效应和PZT铁弹效应的共同作用.在H=0 Oe、±50 Oe,利用不同变化趋势下的磁场及周期性通断的交流信号实现了三稳态磁感应强度的转换.     

磁电系数自动化测试系统设计研究

采用LabVIEW软件平台搭建一套自动化的磁电系数测试系统,完善复合磁电材料磁电系数测试方法.测试系统的直流磁场测试范围为:0～100 Oe,磁场分辨率为0.016 Oe;交流磁场频率测试范围为:10～105 Hz,频率分辨率为1 MHz.对Pb(Mg1/3 Nb2/3 )-0.30 PbTiO3/Metglas复合磁电材料进行多次测量,测试结果表明,该测试系统具有良好的数据采集、数据保存、实时显示功能与可操作性,并且系统软件具有参数设置灵活、可二次开发等优点.     

新型双核铕配合物电致红光材料

合成并用元素分析、红外光谱和核磁表征了共振配合物EuY(DBM)4(Ma)phen2(C1)和Eu2(DBM)4(Ma)phen2(C2).用真空蒸镀组装了发光器件,其结构是:Al0.9:Ag0.1/Alq/Eu-complex/TPD/ITO.在18V电压和55 mA cm-2电流下,器件C1的最大发光亮度是342 cd m-2;在18V电压和57mAcm-2电流下,器件C2的最大发光亮度是267 cd.m-2.在18V电压和55 mA cm-2电流下,器件C1的最大发光亮度是342 cd m-2.C1的发光亮度比C2大,其原因是Y3 的配体吸收的能量通过马来酸根迁移给了Eu3 .     

层状磁电复合材料的磁电转换分析

提出层状磁电复合材料L-T模型,从压电效应和压磁效应本构方程出发,采用等效电路法对复合材料的磁电电压系数进行理论分析,并对材料磁电响应进行了数值计算,得出磁电响应仿真结果,所推导的磁电电压系数公式与等效电路模型公式得出的计算值相符,为磁电层材料的制备和优化提供理论工具。     

激子态和电荷转移态的竞争对有机磁电导正负效应的调控

利用具有激子态和电荷转移态(Charge-Transfer States,CTS)共存特性的PFOPV材料,本文制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PFOPV/Cs F/Al的聚合物发光器件,并测量了器件在不同偏压和温度下电流的磁场效应(又称磁电导效应(Magnetoconductance,MC))和电致发光光谱.实验发现,通过改变器件中激子态和CTS的相对比例,可以达到对MC低场(40 m T)和高场(40 m T)正负效应的有效调控.即当器件中CTS的相对比例较高时,MC的低场和高场均表现出明显的负磁电导效应,反之,则表现出正磁电导效应.采用经验公式对实验曲线进行定量分析表明,MC低场的正负效应可用系间窜越和反系间窜越过程来进行解释,而MC高场的正负转变则可归结为不同三重态与电荷相互作用的结果.本研究工作证明了三重态-电荷的反应方式对三重态中电子-空穴的间隔距离有强烈的依赖关系,同时为有机磁电导效应的有效调控提供了一条新的重要途径.     

基于SOI工艺下600V LDNMOS的设计与分析

基于SOI工艺,运用SILVACO公司的工艺仿真(Athena)和器件仿真(Atlas)模拟软件,结合实际流片测试结果完成对600 V LDNMOS的设计和器件性能分析.整个器件采用环形版图结构,以优化器件的横向尺寸,漏端漂移区通过渐变掺杂技术(VLD)调节器件表面横向电场分布,并在漂移区上方加入一定厚度的槽氧层,从而增大器件的源漏击穿电压.流片测试结果(Vth=1.7 V,Idsat=48 mA,BV=550 V)表明,器件的各项指标基本达到预期目标,实现了设计和分析的目的.     

选择不同主体材料改善有机电致红光器件性能

文章讨论了分别利用(4,4,-bis-triphenylsilanyl-biphenyl)BSB;(1,4-bis(triphenyllsily)benzene)UGH2;(1,3-bis(9H-carbazol-9-yl)benzene)MCP三种不同的主体材料制备有机电致红光器件.所用的器件结构为:ITO\Meo-TPD(30 nm)\NPB(20 nm)\MCP:Ir(piq)3(5%:20 nm)\BCP(5 nm)\TPBi(40 nm)\LiF(1 nm)\Al,主体材料为MCP时,主客体之间的LUMO能级之差较小,该组器件的亮度最大,当外加电压达到16 V时,器件的发光亮度为4514cd/m2.当以BSB为主体材料时,主客体之间的的HOMO能级之差ΔH较大,器件的漏电流较小,相应的发光效率较高,当电压为7 V时,器件的最大电流效率为3.30 cd/A.     

复合相多铁性陶瓷(1-x)BaTiO3-xCoFe2O4的制备和性质

为研究复合相多铁材料中的磁电耦合并寻找同时具有良好铁电性和磁性性质的复合相多铁性材料,采用固态反应法,制备了(1-x)BaTiO3-xCoFe2O4系列复合多铁性陶瓷.通过分析性质和成分之间的依赖关系,在实验上发现,在x=0.3附近,陶瓷表现出较好的室温铁电、压电和磁性性质,相关的铁电剩余极化值为4.5 μC/cm2,压电导数和机电耦合系数为73 pC/N和0.16,剩余磁化强度为6.7 emu/g.并且,在实验上观察到磁电耦合效应对宏观电、磁性质的影响.     

多发光层白光OLED的制备

通过对器件结构的优化设计,改善了白光有机电致发光器件的色度.该器件的结构为ITO/2T-NATA/NPBX/DPVBi/CBP:Ir(ppy)3/Alq3:DCJTB/BCP/Alq3/LiF/Al.当驱动电压为6 V时,器件的最大电流效率为5.94 cd/A.器件在驱动电压为19 V,电流密度为570 mA/cm2时,最大亮度达到13540 cd/m2,色坐标为(0.31,0.39).而且,当器件的亮度由数十cd/m2增大到最大亮度时,器件的色坐标稳定在(0.31,0.37)附近.     

0-3型纳米复合材料P(VDF-TrFE)xFOM1-x磁电耦合效应

柔性电子元件的发展日新月异,其中有机薄膜因具有延展性、柔韧性、易制备等优点,使其在智能可穿戴柔性器件领域有着巨大的应用潜力.采用溶胶-凝胶法,利用有机聚合物P(VDF-TrFE)共聚物和有机磁性材料二茂铁间苯甲酰腙(FOM)在柔性聚酰亚胺(PI)衬底上成功制备了0-3型纳米复合薄膜.结构表征表明,FOM纳米颗粒均匀地分布在P(VDF-TrFE)基质中.纳米复合材料的晶体和微观结构取决于P(VDF-TrFE)和FOM的物质的量比,铁电和磁电响应受到FOM纳米粒子浓度的强烈影响.纳米复合薄膜的磁电耦合系数最高为15.1 mV/(cm·Oe)