磁电效应

摘要： 氧化物反铁磁Cr_(2)O_(3)薄膜在自旋电子学器件中有着广泛的应用。重点论述了反铁磁Cr_(2)O_(3)的早期基础性研究,以及反铁磁Cr_(2)O_(3)薄膜在交换偏置和磁电效应方面的研究进展。最后指出了氧化物反铁磁Cr_(2)O_(3)薄膜研究中存在的部分问题,并展望了它的发展前景。

摘要： 磁电电压可调电感器(ME-VTI)是基于磁电效应实现电场对电感的调控.与其他可调电感器相比,具有能耗低、体积小、可调性大且连续等特点.而以往对ME-VTI的研究主要针对结构和磁致伸缩材料,致使电感器制备工艺复杂或可调性提高不大.本文通过构建理论模型,着眼于压电材料场致应变对电感可调性的影响.采用磁电复合材料Metglas/PMN-PT单晶/Metglas作为磁芯制备ME-VTI.在1 kHz时可调性高达680％,相当于选用Metglas/PZT/Metglas磁芯的2.4倍.前者品质因子达到15.6,相对于后者提高了2.8倍.本文提出的基于PMN-PT单晶的ME-VTI为器件集成化、小型化的发展提供了新的思路,在电力电子领域有重要的应用前景.

摘要： 采用固相反应法制备了稀土位掺杂的钇铁石榴石铁氧体YbxY3-xFe5O12(Yb-YIG),利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪与振动样品磁强计等测试手段,探究了Yb3+离子掺杂量对于钇铁石榴石晶格结构、元素价态以及静态磁参数等方面的综合影响,同时深入剖析上述材料体系中铁磁共振关联的微波共振型磁介电效应这一新现象的物理图像,并揭示稀土位掺杂对该共振型磁介电效应的调控机制.研究表明,Yb3+掺杂量的逐渐增加,将导致Yb-YIG的晶格发生明显收缩,体系饱和磁化强度与矫顽力将相应地增大与减小.上述晶格收缩现象将有效抑制高温烧结过程中的氧逃逸,使得Yb-YIG体系中Fe2+离子的含量与氧缺陷的数量随Yb3+离子的增加而逐渐减小,并最终导致了Yb-YIG中微波磁介电效应系数的降低.

摘要： 采用区域熔炼法制备FeGa磁致伸缩材料,继而制备了FeGa/BTO(BaTiO3)/FeGa层状复合结构材料.通过X射线衍射和金相显微镜观察FeGa的相成分和微观结构,利用振动样品磁强计和标准电阻应变片法表征了磁性相的磁滞回线和磁致伸缩性能,采用动态测量法测量样品的磁电性能.通过环状样品设计消除样品被交流激励场磁化时的退磁场并与存在退磁场的碟片状样品进行对比,以研究退磁场对层状双相复合材料磁电性能的影响.发现碟片状样品的磁电系数对直流磁场的响应约为交变磁场的1/5,通过悬臂梁模型和理论推导得到磁电系数正比于应变和交流激励磁场的比值,碟片状样品的饱和磁致伸缩应变与饱和场之比是环状样品的1/5,与理论计算结果一致.因此通过降低退磁场可以提高双相磁电材料的磁电性能.

摘要： 在初中物理社团的活动中潜移默化地培养学生关注科技发展的意识,通过介绍物理学中与电磁联系相关的磁电效应,让学生感受到科学的发展是一个不断进取的过程,帮助学生树立正确的科学观.

摘要： 针对国内外对体声波磁电天线原理的解析计算与设计方法的研究还不成熟,以及现有解析计算方法存在误差的问题,提出了一套相对精确的体声波磁电天线的解析计算方法。利用该解析计算法分别计算了磁电天线中压电层和磁致伸缩层的势能,并求出磁电天线的总势能。由于磁电天线的辐射功率是由磁致伸缩层表面的孔径电场决定,故利用本构方程将孔径电场替换为正弦分布的应力场,对磁电天线的平均辐射功率进行了求解,进而得到归一化的天线辐射品质因数。通过对不同层数结构磁电天线的归一化后势能、平均辐射功率和辐射品质因数等性能参数的比较分析,得到了优选的“压电层-磁致伸缩层-压电层”三层交替堆叠结构,实现了磁电天线辐射性能的最优化多层设计。

摘要： 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7.63V/(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).

摘要： 该文研究基于磁致伸缩FeGa合金衬底的磁电声表面波(SAW)谐振器。首先,在FeGa磁致伸缩衬底上溅射沉积了ScAlN压电薄膜,完成了单端口声表面波谐振器的制备;其次,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对ScAlN薄膜进行结构分析;最后,采用矢量网络分析仪和微波探针台测试S参数和群时延。结果表明,ScAlN薄膜晶粒呈柱状生长且具有高度(002)取向,薄膜表面粗糙度在2.36nm左右;当ScAlN压电薄膜厚为0.7μm,波长为15.74μm时,SAW谐振器的谐振频率为218.75 MHz,相速度为3 443m/s,机电耦合系数为0.06%,与COMSOL仿真计算结果较吻合。

摘要： 磁电异质结是由铁磁和铁电材料通过连接层耦合而成,其磁电效应来源于铁电相的压电效应和铁磁相的磁致伸缩效应.相对于颗粒混相磁电复合材料,层状磁电异质结材料具有更高的磁电耦合系数和更低的介电损耗,使得其在磁场传感器、能量收集器、天线以及存储器等领域都有着巨大的应用前景.本综述重点总结了磁电异质结材料的发展历程以及相关应用领域的最新进展,最后评述了磁电异质结材料发展的挑战和前景展望.

摘要： 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 °C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 °C 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 .

摘要： 根据连续介质力学的方法,得到了材料参数沿厚度方向线性变化的双层复合材料弯曲模态下的磁电效应公式.讨论了铁电铁磁复合材料BaTiO3/CoFe2O4 不同的梯度因子对磁电效应的影响.结果表明:在弯曲模态下,磁电电压系数均出现两个峰值.负梯度铁电(或铁磁)材料能提高磁电效应,且当铁电和铁磁材料的梯度因子同为负数时,磁电效应更大.此外,柔度系数的梯度对磁电效应的影响不容忽视.

摘要： 为对磁电层状复合材料中的磁电效应给出更准确的理论解释,考虑到实际情况中磁致伸缩层和压电层的应变并不相等,本文提出了一种引入界面耦合系数的等效电路模型.在分别推导磁致伸缩层和压电层的等效电路的基础上,提出了反映层间应变传递程度的界面耦合系数kc,其表现为一个理想变压器可将两层等效电路进行耦合.推导了磁电系数和最佳层合比的表达式.制备了11组不同层合比的圆片型Terfenol-D/PZT层合材料进行试验.500g砝码预压力的层合材料对应界面耦合系数为0.11,最佳层合比为0.61;100g砝码预压力的层合材料对应kc为0.08,最佳层合比为0.56.上述结果验证了该模型的合理性和正确性.该模型可为基于磁电材料的器件的设计、制作和应用提供理论指导.

摘要： 本文主要对YIG/PZT层合结构进行了改进，提出了一种YIG/Terfenol-D/PZT 多层复合结构，并验证了增大整体结构的磁电系数是提高该类滤波器电可调频率漂移的一种有效方式。该设计通过引入高磁致伸缩的Terfenol-D磁性层，由于磁性层之间的耦合作用，大大改善了该滤波器的整体磁电效应，增大了电调频范围，并丰富了整体磁电效应的物理机制，对推进其实际应用有重要作用。最后，该复合结构中多种物理耦合机制有待进一步探究。

摘要： 采用真空电弧炉熔炼法制备了FeGa磁致伸缩材料并测量了其磁致伸缩性能。利用该材料制备了FeGa- BaTiO3环状复合结构，并对该样品的磁电性能进行了系统研究。结果表明：该材料在共振频率61.5kHz下，磁电性能高于低频下性能8-10倍。磁电电压随直流偏磁场的变化发生明显变化，在260 Oe出现优化偏置场，在160 Oe至260 Oe的区间内，随着直流偏置场的变化，复合结构的磁电电压变化不大，且保持了较高数值。样品的磁电电压随交流驱动场的增加而增大，且呈线性变化。

摘要： 根据设计的工艺流程制备出三层结构的磁电复合材料Ni-PZT-FeCrCo，并对其进行了阻抗分析和磁电频谱测试，以用于分析复合材料压电谐振峰的位置，以及对磁电系数的影响.rn 在磁电回线的测试结果中观察到三层板比两层板(Ni-PZT)性能上有提高，在1 kHz下三层板的磁电电压系数达到10 mV／Oe.rn 实验对选择两种相互匹配铁磁材料制备高性能磁电材料进行了初步的探索.

摘要： 以层状磁电复合材料的弹性力学模型为基础，推导出自由状态下双层纳米磁电薄膜的磁电电压系数的计算方法.rn 采用相应的材料参数分别计算了CoFe2O4(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(缩写为CFO/PMN-PT)双层纳米磁电复合薄膜在Si、MgO和SrTiO3等3种基片体系中的磁电电压系数理论值.分析表明，基片对磁电薄膜有强烈的夹持效应，当CFO薄膜厚度为1 μm，PMN-PT体积分数为0.7且无基片时，横向磁电电压系数αE,31最大值高达657.86 mV／(cm·Oe);而当基片厚度为200 μm时，αE,31仅约为前者的1％.基片对压电与磁致伸缩两相材料问最佳比关系有一定的影响，随着基片厚度的增大，压电相的最佳体积分数明显往高值方向移动.由于不同基片的弹性力学参数的差别，导致不同基片体系中的CFO／PMN-PT双层薄膜的磁电效.应大小受到显著影响.但研究发现，基片种类的不同只影响磁电电压系数的具体数值，而磁电电压系数随基片厚度和压电相体积分数的变化规律却相同.

摘要： 结合溶胶凝胶法和传统无压烧结方法原位合成的磁电PZT/NiFe2O4复相陶瓷，经XRD结果表明在750°C热处理后可以完全转变为PZT相和NiFe2O4相.样品经1 150°C烧结2 h可以得到致密度较高的复相陶瓷，NiFe2O4相晶粒均匀分散在PZT基体中;NiFe204相发育均匀，尺寸分布在2～5岬左右，PZT晶粒也明显生长.复相陶瓷样品可以被充分极化，在4JD kV/cm的测试电场下饱和极化强度是3.6 μC／cm2，剩余极化强度是1.4μC／cm0;同时，磁电性能得到进一步改善。l kHz下具有27 mV，(伽·Oe)的磁电系数.

摘要： 结合溶胶凝胶法和传统无压烧结方法原位合成的磁电PZT/NiFe2O4复相陶瓷，经XRD结果表明在750°C热处理后可以完全转变为PZT相和NiFe2O4相.样品经1 150°C烧结2 h可以得到致密度较高的复相陶瓷，NiFe2O4相晶粒均匀分散在PZT基体中;NiFe204相发育均匀，尺寸分布在2～5岬左右，PZT晶粒也明显生长.复相陶瓷样品可以被充分极化，在4JD kV/cm的测试电场下饱和极化强度是3.6 μC／cm2，剩余极化强度是1.4μC／cm0;同时，磁电性能得到进一步改善。l kHz下具有27 mV，(伽·Oe)的磁电系数.

摘要： 结合溶胶凝胶法和传统无压烧结方法原位合成的磁电PZT/NiFe2O4复相陶瓷，经XRD结果表明在750°C热处理后可以完全转变为PZT相和NiFe2O4相.样品经1 150°C烧结2 h可以得到致密度较高的复相陶瓷，NiFe2O4相晶粒均匀分散在PZT基体中;NiFe204相发育均匀，尺寸分布在2～5岬左右，PZT晶粒也明显生长.复相陶瓷样品可以被充分极化，在4JD kV/cm的测试电场下饱和极化强度是3.6 μC／cm2，剩余极化强度是1.4μC／cm0;同时，磁电性能得到进一步改善。l kHz下具有27 mV，(伽·Oe)的磁电系数.

摘要： 结合溶胶凝胶法和传统无压烧结方法原位合成的磁电PZT/NiFe2O4复相陶瓷，经XRD结果表明在750°C热处理后可以完全转变为PZT相和NiFe2O4相.样品经1 150°C烧结2 h可以得到致密度较高的复相陶瓷，NiFe2O4相晶粒均匀分散在PZT基体中;NiFe204相发育均匀，尺寸分布在2～5岬左右，PZT晶粒也明显生长.复相陶瓷样品可以被充分极化，在4JD kV/cm的测试电场下饱和极化强度是3.6 μC／cm2，剩余极化强度是1.4μC／cm0;同时，磁电性能得到进一步改善。l kHz下具有27 mV，(伽·Oe)的磁电系数.

摘要： 本发明所提供的磁电阻效应膜在不采用反铁磁层的条件下能够实现足够的功能。该膜包括：籽晶层；第一受钉扎磁性层，形成在籽晶层上；反铁磁耦合层，形成在第一受钉扎磁性层上；第二受钉扎磁性层，形成在反铁磁耦合层上；非磁性层，形成在第二受钉扎磁性层上；自由磁性层，形成在非磁性层上；和保护层，形成在自由磁性层上。籽晶层固定第一和第二受钉扎磁性层的磁化方向。籽晶层由不与第一受钉扎磁性层交换耦合的材料制成。

摘要： 本发明的交换耦合膜包括一衬基和一多层膜。此多层膜包括：一铁磁性层和一邻接此铁磁性层设置的用于抑制此铁磁性层的磁旋的磁旋抑制层；此磁旋抑制层包括一Fe-M-O层(其中M’＝Al，Ti，Co，Mn，Cr，Ni或V)。

摘要： 本发明涉及磁电阻效应元件和使用它的磁电阻随机存取存储器。磁电阻效应元件包括：第一磁性层(3)，第二磁性层(2)和第一隔离层(4)。第一磁性层(3)具有不变的磁化方向。第二磁性层(2)具有可变的磁化方向，并且包含从Fe、Co和Ni中选择的至少一种元素，从Ru、Rh、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt和Au中选择的至少一种元素和从V、Cr和Mn中选择的至少一种元素。隔离层(4)在第一磁性层(3)和第二磁性层(2)之间形成，并且由非磁性材料构成。流经第一磁性层(3)、隔离层(4)和第二磁性层(2)的双向电流使得第二磁性层(2)的磁化方向可变。

摘要： 本发明所提供的磁电阻效应膜在不采用反铁磁层的条件下能够实现足够的功能。该膜包括：籽晶层；第一钉扎磁性层，形成在籽晶层上；反铁磁耦合层，形成在第一钉扎磁性层上；第二钉扎磁性层，形成在反铁磁耦合层上；非磁性层，形成在第二钉扎磁性层上；自由磁性层，形成在非磁性层上；和保护层，形成在自由磁性层上。籽晶层固定第一和第二钉扎磁性层的磁化方向。籽晶层由不与第一钉扎磁性层交换耦合的材料制成。

摘要： 本发明涉及磁电阻效应元件和使用它的磁电阻随机存取存储器。磁电阻效应元件包括：第一磁性层(3)，第二磁性层(2)和第一隔离层(4)。第一磁性层(3)具有不变的磁化方向。第二磁性层(2)具有可变的磁化方向，并且包含从Fe、Co和Ni中选择的至少一种元素，从Ru、Rh、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt和Au中选择的至少一种元素和从V、Cr和Mn中选择的至少一种元素。隔离层(4)在第一磁性层(3)和第二磁性层(2)之间形成，并且由非磁性材料构成。流经第一磁性层(3)、隔离层(4)和第二磁性层(2)的双向电流使得第二磁性层(2)的磁化方向可变。

摘要： 本发明公开了一种具有可调控磁电效应的磁电驻极体及其制备方法，该磁电驻极体包括一层磁活性聚合物基体和一层带有表面电荷的聚合物基体，所述磁活性聚合物基体与带有表面电荷的聚合物基体进行粘结或堆叠，成为两层材料夹一层电荷的三明治结构；通过带有表面电荷的聚合物基体的电荷量、磁活性聚合物基体中磁性粉末的掺杂量、磁活性聚合物基体与带有表面电荷的聚合物基体的厚度比和外界磁场的大小来调整磁电驻极体的磁电效应；本发明还公开了该磁电驻极体的制备方法，该制备方法简单，制造成本低，易于大规模生产，可用于能量俘获、柔性传感器、人工皮肤、人造肌肉、自供电设备等领域。

摘要： 一种基于逆磁电效应的超低频磁电天线及制备方法，包括应力传导介质、压电堆、磁致伸缩材料和线圈；两个应力传导介质之间平行设置压电堆和磁致伸缩材料；线圈螺旋缠绕在磁致伸缩材料上；压电堆包括压电材料和叉指电极；若干层压电材料纵向叠加排布，每相邻两层压电材料的极化方向相反，且每相邻两层压电材料之间设置有一层叉指电极。本发明的天线具有体积小，在高电损耗环境中近场损耗低、信号传播距离远的优点。

摘要： 一种基于逆磁电效应的超低频磁电天线及制备方法，包括应力传导介质、压电堆、磁致伸缩材料和线圈；两个应力传导介质之间平行设置压电堆和磁致伸缩材料；线圈螺旋缠绕在磁致伸缩材料上；压电堆包括压电材料和叉指电极；若干层压电材料纵向叠加排布，每相邻两层压电材料的极化方向相反，且每相邻两层压电材料之间设置有一层叉指电极。本发明的天线具有体积小，在高电损耗环境中近场损耗低、信号传播距离远的优点。

摘要： 本发明公开了一种具有可调控磁电效应的磁电驻极体及其制备方法，该磁电驻极体包括一层磁活性聚合物基体和一层带有表面电荷的聚合物基体，所述磁活性聚合物基体与带有表面电荷的聚合物基体进行粘结或堆叠，成为两层材料夹一层电荷的三明治结构；通过带有表面电荷的聚合物基体的电荷量、磁活性聚合物基体中磁性粉末的掺杂量、磁活性聚合物基体与带有表面电荷的聚合物基体的厚度比和外界磁场的大小来调整磁电驻极体的磁电效应；本发明还公开了该磁电驻极体的制备方法，该制备方法简单，制造成本低，易于大规模生产，可用于能量俘获、柔性传感器、人工皮肤、人造肌肉、自供电设备等领域。

摘要： 一种基于磁电效应的铁电/铁磁复合薄膜的磁电存储元件，在Pt/Ti/SiO2/Si复合衬底上依次沉积铁电和铁磁薄膜制成叠层结构，具有压电效应的铁电薄膜化学结构式为0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3?0.5(Ba0.3Ca0.7)TiO3(BZT?BCT)，具有磁致伸缩效应的薄膜为Fe0.7Ga0.3；其制备方法是铁电陶瓷薄膜利用射频磁控溅射制备，铁磁薄膜利用直流磁控溅射制备。本发明的优点是：该存储元件具有非易失性、在外加电压时能够保持极化和磁化的状态，功耗低；该存储单元在室温下具有良好的铁电、压电和铁磁性能，在外加偏置电压为20V获得最大的电场控制磁电阻效应6％。