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基于sol-gel的钡铁氧体薄膜的制备及其性能研究

作　者: 唐浩
导　师: 张万里
学　校: 电子科技大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 钡铁氧体薄膜织构络合剂溶胶凝胶
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

M型六角钡铁氧体(BaM)由于具有稳定的化学性质、低损耗、高的磁晶各向异性以及旋磁特性,在磁记录和微波通信领域有着重要的应用。本文配置氢氧化铁、柠檬酸、EDTA三种溶胶体系,利用溶胶凝胶法制备钡铁氧体薄膜。主要研究溶胶体系中铁钡离子比、热处理温度和热处理时间等对钡铁氧体薄膜的织构、表面形貌和磁性能的影响。实验结果表明对于这三种体系的溶胶,均能得到具有C轴织构的BaM薄膜。铁、钡原子比为3、5、10.5、11和13.5的氢氧化铁溶胶体系均能够获得C轴取向的BaM薄膜。铁、钡原子比为10.5时BaM薄膜的C轴织构最好。在1000℃下,热处理3个小时后,获得了良好的C轴取向,薄膜晶粒的C轴垂直于膜面,且薄膜[110]方向与基片[100]方向平行。薄膜表面呈现片状晶粒与棒状晶粒混合的形貌。薄膜具有磁各向异性,面外方向比面内更容易磁化。增加热处理时间,面外饱和磁化强度增加,矫顽力先增加后减小。在1000℃下,热处理时间从1小时增加到4小时,饱和磁化强度从282.2 Gs增加到328.5 Gs,矫顽力从1459.85 Oe,增加到4019.6 Oe后减小为2900 Oe,最后减小到1567.3 Oe。随着膜厚的增加,薄膜C轴取向变差,而矫顽力增加,当膜厚增至1.05μm时,晶粒完全随机取向,剩磁比小于0.4,矫顽力接近4 kOe。柠檬酸体系的溶胶制备的钡铁氧体薄膜,薄膜表面以棒状晶粒为主。随柠檬酸含量的增加,薄膜C轴织构变差,棒状颗粒增多,导致面外矫顽力也相应增加。与氢氧化铁体系相比,获得好的C轴取向需要更高的热处理温度。实验结果表明在1100℃下,热处理3小时后,获得了比较好的织构。剩磁比约为0.55,矫顽力达到3.6 kOe。本实验的最佳溶胶体系为EDTA体系,其制备的BaM薄膜具有完美的C轴织构,薄膜的表面平整,具有明显的解理面。铁钡离子比为8和10.5均能形成高质量的薄膜。在1100℃,2个小时的热处理条件下,制备的钡铁氧体薄膜成规整的六角片状,具有非常强的单轴磁各向异性。面外方向,剩磁比达到0.75,矫顽力为3.4 kOe,面内方向,剩磁比为0.12,矫顽力约为1.1 kOe。

基于sol-gel的钡铁氧体薄膜的制备及其性能研究

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