磁介水热复合的生长机理及其界面特征对性能的影响

多铁性复合材料具有潜在的应用前景和重要的研究价值，成为近年来的一个研究热点，然而磁电效应是一种二级效应，信号比较弱；另外，磁电复合材料兼有良好的介电性和较高的磁导率，可用于制备高密度集成器件。本项目以高介电的(Ba,Sr)TiO3和高磁导率的铁氧体为研究对象，采用水热法，制备磁电纳米核壳复合材料，通过调节钡锶比和铁氧体的成分，改变各相的晶格参数，获得高质量界面结合的磁电纳米核壳复合材料，研究两相在水热环境下的界面结合特征及其生长机理，然后将复合粉体制备成微米级厚膜，研究界面特征对复合厚膜介电性能、磁性能的影响。以实验为主，结合理论分析，揭示不同界面结合方式和形成原理，以及磁电纳米复合材料界面特征对物理性能的影响，促进多铁性材料的应用。

多铁性复合材料具有潜在的应用前景和重要的研究价值，通常铁电部分是良好的绝缘体，磁性部分是导体或半导体，在颗粒复合中磁性部分严重影响了材料的绝缘性能，因而要求磁性部分的体积含量小于渗流阈值18%，严重降低了复合材料的磁性能。本项目利用水热法两步制备了NiFe2O4@BaTiO4和MgTi2O4@NiFe2O4纳米核壳粉体，然后烧结成陶瓷试样，极大地提高了磁性部分的体积含量，高达30%时复合材料仍保持良好的绝缘性，远远高于简单粉体混合的阈值。而且采用化学方法实现了两相在晶格尺度上的完美结合，减小了界面损耗，保证复合材料具有很好的磁性能、电性能以及磁电性能，为其在微电子器件中的应用提供了实验依据。.在磁电颗粒复合研究的基础上，发展了Landau唯象理论，应用于磁电材料中铁电、铁磁相变过程，研究了磁电效应对二者的作用，得到了一系列有用的结论，部分结论得到实验验证，该理论得到的结果不仅适用于磁电耦合相互作用，而且对于其他包含两种序参量的系统、以及这两种序参量之间存在相互作用时，具有重要的参考价值。.基于磁-电的统一性和对称性原理，利用等效电路法，巧妙地把磁、电、力统一到四个耦合方程中，由此给出一个对称优美的等效电路，把磁电效应和逆磁电效应统一在一起，率先从理论上给出了二者的对称关系，同时给出了磁电效应和逆磁电效应的理论表达式，由此解释了许多实验现象。.在水热反应时施加磁场，得到了BiFeO3纳米棒，纳米棒在整个生长过程中均受到磁场的作用，使得晶格发生扭曲，导致BiFeO3纳米棒的一些奇异特征：Raman谱线中其他散射峰没有明显变化峰情况下，E-1、A1-1和A1-2 散射峰向低频方向移动，A1-2散射强度显著增强，呈现出磁各向异性，使得自旋受到调制，磁性明显增强，实现了利用磁场从晶格层面上调控BiFeO3材料的性能。