镍铁氧体与钛酸钡中磁电效应导致的磁性改变与磁电阻效应的研究

In recent years，magnetoelectric nanocomposites which are composed of ferroelectric material and ferromagnetic material have attracted much attention. Because the ferroelectricity or ferromagnetism of the composites can be modulated by a magnetic field or an electric field. Generally, the interface phase in the magnetoelectric nanocomposites play a very important role. This proposal is intended to master the preparation process of magnetoelectric nanocomposites composed of nickel ferrite and barium titanate. And the properties of the ferroelectric phase, the magnetic phase, the magnetic of the interface between them, and the magnetoelectric effect in magnetoelectric nanocomposites will be study on. The relationship with the magnetoelectric effect and the magnetic of the interface phase is to be researched systematically. The magnetoelectric effect on the magnetic change in ferromagnetic phase will be revealed, this will provide the experimental evidence for the application of magnetoelectric effect. The change of the magnetic of the magnetic phase due to the magnetoelectric effect will be further research in the multilayer film structure of this system. The modulation mechanism of magnetoelectric effect on magnetism will be illuminated, in order to realize the magnetoresistance effect and regulation of magnetoresistance effect. This program will provide new ideas for the design of magnetoresistive sensors.

目前，由铁电材料和铁磁材料组合构成的磁电纳米复合材料因其性能可实现多场调制而受到广泛研究。由于界面相在磁电纳米复合材料中表现出重要作用，本项目拟在掌握由镍铁氧体与钛酸钡构成的纳米复合磁电材料的制备工艺，进行纳米复合磁电材料中铁电相与铁磁相以及界面的微结构和磁性以及磁电效应的研究，建立界面处磁性与磁电效应的关系，揭示磁电效应对铁磁相磁性的改变，为磁电效应的应用提供实验依据。进一步探索该体系多层膜结构中利用磁电效应对磁性相的磁性的改变，阐明磁电效应对磁性的调制机理，实现磁电阻效应与磁电阻效应的调控，为磁电阻传感器的设计提供新的思路。

由铁电材料和铁磁材料组合构成的磁电复合材料因其性能可实现多场调制而受到广泛研究，其中很多研究者关注于磁电耦合效应对于磁性相的磁性进行调控。本项目制备了多种结构的镍铁氧体与钛酸钡构成的纳米复合磁电材料，并且观察到明显的磁电耦合效应。同时对磁电耦合效应对磁性相磁性的调制进行了探究，在颗粒体系中发现位于界面处的NiFe2O4磁性从亚铁磁性转变为反铁磁性；在薄膜体系中我们观察到在特定的铁电相电极化方向下出现了明显的磁电阻效应；在BaTiO3包覆NiFe2O4的纳米复合颗粒体系中，复合材料的微波吸收峰位发生了明显的移动。1、采用水热法和溶胶-凝胶法相结合的方法制备了NiFe2O4包覆BaTiO3的纳米复合颗粒，结合穆斯堡尔谱和静态磁性的结果表明颗粒纳米复合材料中存在界面相约占15%，且该部分磁性表现出反铁磁性。颗粒纳米复合材料在静态和动态表征过程中都显示出显著的磁电耦合效应，在20 MHz的交流磁场下，同时无直流偏置磁场的情况下其磁电电压耦合系数达到5 V/cm Oe。这不同于以往需要施加偏置磁场时才能获得磁电电压耦合系数。该颗粒纳米复合材料的特殊磁电特性有利于其在高频传感器件中的应用。2、利用磁控溅射和旋涂法获得了BaTiO3/NiFe2O4双层膜这种结构简单的复合薄膜，在该薄膜当中观察到明显的磁电阻效应，最大可以达到50%。并且仅在BaTiO3表现出明显铁电性，且BaTiO3的电极化方向指向基底时才能观察到明显的磁电阻效应。我们认为这是由于磁电耦合效应使得界面层处NiFe2O4磁性发生了改变与NiFe2O4内部磁性不同导致的。这为以后设计磁电阻类传感器提供一个新的思路。3、采用溶胶凝胶法和水热法制备了BaTiO3包覆NiFe2O4的纳米复合颗粒，对其微波吸收性能进行了研究。在该体系中随着界面相含量的增加，NiFe2O4的微波吸收峰的有效带宽明显增加。同时NiFe2O4最大损耗值峰位受到BaTiO3含量的调制可在4-6 GHz范围内变，BaTiO3的最大损耗值峰位向低频方向移动。这种在磁电复合材料中表现的微波性能为以后铁氧体吸波材料的设计提供新的思路。