Ni-Mn基铁磁形状记忆合金/压电陶瓷层状复合材料的逆磁电效应研究

复合磁电材料因在磁电耦合机理以及信息、传感等方面的重要研究或应用前景，已成为近期科研的热点。在电场作用下磁化强度发生响应的逆磁电效应是磁电材料领域的重要研究内容。在该领域目前主要研究Terfenol-D和压电陶瓷复合材料的逆磁电效应。但Terfenol-D存在价格高、易氧化、脆等缺点，寻找新的合金材料是目前的重要研究方向。Ni-Mn基铁磁形状记忆合金的马氏体和奥氏体相间的磁化强度差异较大，在马氏体相变温度附近，应力能驱动相变并导致磁化强度发生变化。利用这一特性，本项目将研究Ni-Mn基铁磁形状记忆合金和压电陶瓷复合材料的逆磁电效应。通过离子代换、改变退火条件等方法调节马氏体相变温度至室温附近，利用胶粘、热压等方法制备复相材料，研究材料选择、样品结构和厚度、频率、偏置磁场等因素对逆磁电效应的影响。此外还研究部分样品的直接磁电效应。为磁电耦合机理的探索和复合磁电材料的设计提供实验和理论依据。

材料内电性和磁性间的耦合不但具有丰富的物理机制而且在数据存储、新型逻辑器件以及自旋电子学器件方面具有重要的应用前景，引起了越来越多的关注。在国家自然科学基金的资助下，我们开展了Ni-Mn基铁磁形状记忆合金/压电陶瓷逆磁电效应的研究工作，并将相关研究工作进一步拓展到其他复相体系以及单相多铁性材料中。主要工作成果包括：（1）在Ni43Mn41Co5Sn11和Ni49Fe18Ga27Co6组成的复相材料中，利用应力驱动相变的机制观察到了室温逆磁电效应以及电压对霍尔效应的调控；（2）在软磁合金、电镀金属膜以及旋涂法制备的锰系钙钛矿薄膜所组成的复相体系中开展了逆磁电研究，获得了大的电控磁或电控霍尔效应；（3）在Bi1-xCaxFeO3以及Co-Ti共掺的M型锶铁氧体的逆磁电研究中进行了室温逆磁电效应的研究，尤其在单相多铁性材料-M型锶铁氧体中首次观察到了室温下的电控磁效应。至结题时，我们已经在上述几个方面取得了很好的进展，共发表SCI论文9篇，其中Nature集团期刊Scientific Reports 1篇，Applied Physics Letters 3篇。我们的成果为单复相多铁性材料的磁电耦合研究提供了理论和实验依据。