铁电/铁磁复合材料的制备及研究进展

铁电/铁磁复合材料是一种新型的功能材料,不仅集合了铁电性和铁磁性的优点,而且具有磁电耦合效应,因此具有十分广泛的应用前景.本文系统介绍并评述了铁电/铁磁复合材料的磁电效应、制备方法以及研究的现状,探讨了铁电/铁磁复合材料研究中亟待解决的问题及发展趋势.     

磁电耦合对于铁电磁系统的磁性关联的影响

铁电磁系统具有在低温下铁电有序和(反)铁磁有序自发共存的特征,存在内禀的磁电耦合效应.利用了铁电软模理论和基于海森堡模型的平均场近似理论,分别研究了磁电耦合对铁电、铁磁有序共存系统和铁电、反铁磁有序共存系统的磁性质的影响.结果发现在一定的外磁场条件下,无论是铁电、铁磁有序共存的系统还是铁电、反铁磁有序共存的系统,磁电耦合都相当于一个虚拟的外磁场,且系统的铁磁性关联会随着耦合常数的增加而增加.     

薄膜厚度对1-3型BaTiO3-CoFe2O4多重铁性薄膜相变温度的影响

基于热动力学理论,通过对演化方程的线性稳定分析,确定了1-3型BaTiO3-CoFe2O4(BTO-CFO)多重铁性复合材料中的铁电、铁磁相变温度.考虑系统中基底与薄膜之间及薄膜内铁电相、铁磁相之间的内应力和外应力的弹性耦合,确立了顺电到铁电/铁磁地相变临界温度地解析式.临界温度与两相体积分数、基底、薄膜的晶格尺寸、薄膜两相的材料性能及薄膜厚度都有很大关系.两相的相变临界温度可以通过调节体积分数及薄膜厚度进行控制.     

BaTiO_3/NiFe_2O_4复合材料的铁电性能和铁磁性能研究

以BaTi O3和NiFe2O4为原料,成功合成了一系列铁电/铁磁复合材料.XRD和SEM研究结果表明复合材料中只含有钙钛矿结构的BaTi O3和尖晶石结构的NiFe2O4,这说明共烧过程中两者没有发生明显的化学反应.性能测试表明,这种由BaTi O3和NiFe2O4共同组成的复合物对外同时表现出铁电性和铁磁性.     

铁电复合材料的热电性

综述铁电复合材料的国内外发展概况,对以聚合物为基的铁电复合材料的热电性介绍较详细。提出铁电复合材料的热电性是晶粒、基体及晶界三者的贡献。     

铁磁颗粒夹杂软基体复合材料的制备和特性分析

目的制备铁磁颗粒夹杂软基体复合材料,研究其磁学特性和力学特性。方法在室温条件下采用自然固化制备得到铁磁颗粒夹杂软基体复合材料。利用多物理场COMSOL有限元分析软件,研究单向磁场和单轴拉伸下颗粒体积分数对各向异性及各向同性的铁磁颗粒夹杂软基体复合材料特性的影响。结果颗粒体积分数对2种复合材料的相对磁导率及杨氏模量影响很大,且相同颗粒体积分数时,各向异性的铁磁颗粒夹杂软基体复合材料受颗粒体积分数影响更大。结论铁磁颗粒夹杂软基体复合材料的有效性能不仅和材料各组分的比例有关,而且和材料各组分的分布形式有很大关系。     

Ca_(0.5)Ba_(0.5)MnO_3多铁性的第一性原理

利用第一性原理电子结构计算方法,通过对CaMnO_3, BaMnO_3的软声子模式分析,构造出一种Ca_(0.5)Ba_(0.5)MnO_3(CBMO)合金结构.此合金可同时具有源于Mn原子的铁电(ferroelectric, FE)性与铁磁(ferromagnetic, FM)性,其中G型反铁磁(antiferromagnetic,AFM)构型下的电极化强度为6.70μC/cm~2,铁磁构型下的电极化强度为23.214μC/cm2.其产生的机制是半径较大的Ba原子可导致晶格发生应变,产生有效负压,减弱CaMnO_3的反铁畸变(antiferrodistortive, AFD)模对铁电模的抑制,进而诱导铁电极化.此性质意味着这种材料在磁场的作用下,由G型反铁磁构型转变为铁磁构型时的电极化强度会发生显著变化.基于第一性原理电子结构计算给出的不同磁结构总能,进一步拟合出了海森堡模型的参数,并针对其哈密顿量展开了有限温度下的Monte-Carlo模拟,模拟出的奈尔温度为70 K.这些结果从理论层面提出了一种新型的、源于相同原子的,并可能提供有效磁电耦合的多铁材料,并且可以为今后类似系统的相关实验提供理论参考.     

铁电纳米颗粒相变中的尺寸效应

由铁电纳米颗粒和介电质基体组成的复合材料具有很多功能特性，这些特性可广泛用于新型电子和能量收集装置。然而，铁电颗粒的形状，尺寸和在介电质基体中的取向对这些功能的影响还没有被研究清楚。在本文中，利用了一种中尺度建模方法，模拟了具有极性，弹性和热自由度的铁电纳米复合材料的性质，以及这些性质对尺寸，形状和取向的依赖性。本文在时间依赖的朗道金兹堡理论方法上应用多物理场耦合的有限元方法，来模拟嵌入介电质中的孤立PbTiO3或BaTiO3纳米颗粒中的极化行为。从模拟结果可知，铁电纳米颗粒的尺寸和材料，以及周围电介质的材料都会对平衡极化场产生影响。对于不同尺寸和材料参数的组合，极化场表现为：单畴，涡旋畴和多畴状态。模拟结果还表明存在一个临界尺寸，低于该尺寸时铁电性消失。对于PbTiO3和BaTiO3颗粒，该尺寸分别为3.3nm 和4.8nm。     

铁性双复介质甚高频共振特性的研究

重点研究了铁电铁磁复合材料甚高频段的介电响应.研究发现铁性双复介质在外场作用下,微观感应电场与磁场之间存在明显的耦合作用,该作用可体现在介电频谱之中.实验中调节复合材料的磁性能,保持其他特性完全相同.随磁导率升高,材料频谱中介电共振峰有明显的宽化现象,介电响应由共振型向弛豫型转变.提出了一套共振参数,用以描述介质介电响应过程的特性,定义了共振度和对称度来定量表征介电响应类型,定量判断其倾向于共振型或弛豫型的程度.共振度和对称度越高,表明介质频谱曲线的共振型特性越明显,反之,表明弛豫型特征越明显.这套参数还可推广到介质对各种外场的响应情况.     

磁晶各向异性的高次项对纳米材料的磁滞回线的影响

在一般的磁滞回线计算中,磁晶各向异性能的高次项被忽略.运用一致转动的模型,在外磁场与易轴方向分别平行和垂直的情况下,通过分析磁晶各向异性能的四次方项对铁磁材料磁化过程的影响,得到磁滞回线的形状随磁晶各向异性能四次方和二次方项常数的比值λ的不同而发生变化,并给出不同λ时的矫顽力解析公式.结果对铁磁和铁电材料都适用.     

铁磁梁式板磁热弹性屈曲分析

利用铁磁介质体的磁热弹性广义变分原理和模型,以及磁弹性线性化方法和摄动技术,对铁磁梁式薄板在磁场、温度场共同作用下的多场耦合的力学行为进行了研究,解析地分析了铁磁梁式板的磁热弹性屈曲失稳,并给出了铁磁梁式板随外加磁场、温度场变化下的多场耦合稳定性特征.     

顺磁绝缘/铁磁金属相复合材料La1.4Sr1.6Mn2O7/La0.67Sr0.33MnO3的磁特性研究

采用溶胶-凝胶法一次性制备了顺磁绝缘／铁磁金属相复合材料La1.1Srt.6Mn2O7/La0.67Sr0.33MnO3系列样品.用X射线衍射仪分析了样品的晶体结构,通过多功能物理测试系统测量了样品的磁特性.研究发现,复合样品从高温到低温明显经历了2次磁相变过程,在Tc1与Tc3D之间磁化强度的数值随温度基本保持不变,...     

纤维束复合材料在剪力作用下的力学性能

利用细观力学模型研究在剪力作用下复合材料的性质.以单纤维复合材料为基础,利用平面应变模型和有限元法计算了3根束和4根束纤维增强复合材料的弹塑性应力-应变关系.对不同的细观结构的复合材料非线性性能进行了数值比较.     

SiCw／Al_2O_3复合材料的研究现状与发展趋势

本文介绍了国内外对ＳｉＣｗ／Ａｌ＿Ｏ＿３复合材料研究现状，并从工艺的角度，分析了影响复合材料性能的主要因素。     

Direct observation of the alignment of ferromagnetic spins by antiferromagnetic spins

The arrangement of spins at interfaces in a layered magnetic material often has an important effect on the properties of the material. One example of this is the directional coupling between the spins in an antiferromagnet and those in an adjacent ferromagnet, an effect first discovered in 1956 and referred to as exchange bias. Because of its technological importance for the development of advanced devices such as magnetic read heads and magnetic memory cells, this phenomenon has received much attention. Despite extensive studies, however, exchange bias is still poorly understood, largely due to the lack of techniques capable of providing detailed information about the arrangement of magnetic moments near interfaces. Here we present polarization-dependent X-ray magnetic dichroism spectro-microscopy that reveals the micromagnetic structure on both sides of a ferromagnetic-antiferromagnetic interface. Images of thin ferromagnetic Co films grown on antiferromagnetic LaFeO3 show a direct link between the arrangement of spins in each material. Remanent hysteresis loops, recorded for individual ferromagnetic domains, show a local exchange bias. Our results imply that the alignment of the ferromagnetic spins is determined, domain by domain, by the spin directions in the underlying antiferromagnetic layer.     

单带HUBBARD模型的铁磁长程序

本文通过在单带大ＵＨｕｂｂａｒｄ模型加一项铁磁交换作用讨论Ｈｕｂｂａｒｄ模型铁磁长程序的稳定性问题。     

铁磁屏蔽对脉冲涡流检测的影响机理

针对脉冲涡流进行缺陷检测经常受到激励磁场和背景磁噪声干扰的问题,提出对缺陷处进行铁磁屏蔽的方法。在脉冲涡流检测中的磁屏蔽理论分析基础上,建立了脉冲涡流检测的有限元仿真模型。仿真表明:对于铁磁性构件,铁磁屏蔽能够使感应涡流尽可能地分布在缺陷附近,该措施减弱了检测信号的幅值,但对于不同深度的缺陷能够更好的辨别,能有效提高缺陷检测的灵敏度。根据有限元仿真结果,制作了铁磁性材料的磁屏蔽罩。实验表明:在铁板的表面,铁磁屏蔽能有效提高其检测信号灵敏度,而在铁板亚表面,灵敏度获得的提升较小。     

金属-绝缘体颗粒膜隧穿磁电阻效应的修正理论

基于Inoue模型,提出了一个修正理论来研究金属-绝缘体颗粒膜的隧穿磁电阻效应.假定颗粒膜中铁磁颗粒的尺寸服从对数正态函数,通过两个临界尺寸D1(T)和D2(T)将颗粒膜中的铁磁颗粒分为三类:超顺磁颗粒、单畴铁磁颗粒和多畴颗粒.同时引进一个参数k2来描述超顺磁颗粒与单畴铁磁颗粒对颗粒膜巨磁电阻效应影响的权重,另一个参数k1来描述基体对铁磁颗粒自旋极化率的影响.计算结果表明仅有单畴铁磁颗粒对颗粒膜的隧穿磁电阻效应起主导作用.