多铁性六角铁氧体中室温磁电耦合效应的研究

The week magnetoelectric coupling effect in single phase multiferroics limits the application in magnetic sensors and magnetoelectric devices. The multiferroicity hexaferrite can generate giant magnetoelectric effects due to the peculiar magnetic structure. However, these effects can only be realized in the low temperature. In this proposal, we will try to synthesis single phase multiferroics with giant magnetoelectric effect persist to room temperature by doping Al, Co in a Y-type hexaferrite Ba0.4Sr1.6Mg2Fe12O22. We will fully explore the magnetoelectric properties and give the deep insight into the microscope mechanism of magnetoelectric behaviors by neutron diffractions and magnetic force microscope.

单相多铁材料大多数具有弱的磁电耦合效应，限制了它们的应用。而六角铁氧体材料由于其某些奇异的磁结构，能够产生巨大的磁电耦合效应。但是这些效应还只是在低温实现，本项目拟通过在Y型六角铁氧体Ba0.4Sr1.6Mg2Fe12O22中掺杂Co，Al元素，合成出在室温仍具有巨大磁电耦合响应的单相材料，系统研究其磁电耦合性能，并结合中子衍射和磁力显微镜等手段研究其磁畴结构，深入理解磁电耦合的微观机理。

单相多铁性材料中由于铁电性与磁性的共存与交叉耦合，可以实现电场对磁矩或者磁场对电极化的调控，在新型低功耗存储器件上具有应用前景。但是单相材料中通常具有弱的磁电耦合效应，限制其实际应用价值。在众多单相多铁性材料体系中，六角铁氧体材料具有高磁有序温度与丰富的磁结构可调性，有望在室温下实现强磁电耦合效应。本项目围绕室温下强磁电耦合效应这一目标，通过化学掺杂方式合成多种Y型六角铁氧体材料(Ba,Sr)2Me2Fe12-xAlxO22，详细研究了锶，钴，镍等元素的掺入对磁结构与磁电耦合性质的作用，为设计新型室温磁电耦合材料提供了指导。与此同时，我们开发了高压-低温-强磁场下介电常数与释电流的测量技术，并基于此项技术研究Y型六角铁氧体的高压下磁电耦合效应，描绘出Y型六角铁氧体Ba0.4Sr1.6Mg2Fe12O22的高压磁电相图。