（材料学专业论文）solgel原位复合法制备铁电亚铁磁复相材料及其性能研究.pdf

浙江大学博士学位论文 摘要 近年来，铁电铁磁复相材料由于同时具有电容和电感两种特性，在器件的集 成化和小型化方面具有很好的应用前景，获得了研究者的广泛关注。随着电子产 品向高效能方向发展，具有高介电常数和高磁导率的铁哪铁磁复相材料将会成为 功能材料领域一个重要的研究热点。将渗流理论引入铁电铁磁复相体系可以提高 复相材料的介电常数，然而一般的渗流体系，其渗流阈值非常小( 不大于o 2 ) ， 根据复合定律，发生渗流效应的复相体系其磁导率很低，因而不能同时得到既具 有超高介电常数又具有较高磁导率的铁电铁磁复相材料。如果采用一定方法提高 了渗流阈值，即在铁氧体含量很高时发生渗流效应，则能够在得到超高介电常数 的同时，其磁导率基本不降低，这对高性能铁电铁磁复相材料的研究提供了一个 很好的研究思路。 本论文研究的目的在于采用溶胶凝胶原位复合法，成功制备p t o n f o 复相粉 体、复相薄膜、复相陶瓷和b t o n z f o 复相陶瓷，研究复相体系中p t o 和n f o 两种晶相的形成过程和机理；将渗流理论引入铁电铁磁复相陶瓷，通过形成p t o 对n f o 颗粒的包裹结构来提高渗流阈值，并降低损耗，得到低损耗的同时具有超 高介电常数和较高磁导率的复相陶瓷；研究复相陶瓷介电增强的机理，探索其理 论依据。 本文全面回顾了磁电材料、铁电铁磁复相材料和渗流型复相陶瓷的研究进 展，比较了常用铁电铁磁复相材料的性能和制备方法，总结了现有磁电材料的优 缺点及影响其介电性能和磁性能的因素。用、s e m 、阻抗分析仪( a 西l e n t 4 2 9 4 a 、1 6 4 5 1 b ) 、k e i t h l e y6 5 7 l a 型高阻仪等分析了p t 0 l n f o 复相粉体、p t o n f o 复相薄膜、p t o n f o 复相陶瓷和b t o n z f o 复相陶瓷的制备、微观结构、电导、 介电性能和磁性能。对两相形成的过程和机理、两相结构对介电性能和磁性能的 影响机制、复相陶瓷介电增强的机理、渗流阈值提高的机理，进行了详细研究。 具体研究内容及研究结论如下： ( 1 ) 利用s 0 1 g e l 方法并通过原位复合方法制备了具有铁电性能的p t o 和具 有铁磁性能的n f o 两相复合体系陶瓷粉体。在7 0 0 0 c 7 5 0 0 c 时可控制形成纯铁电 ( p t o ) 铁磁( n f o ) 两相复合体系。多相复合体系的晶相的形成和生长与热处理温度 密切相关，低温下p b 2 + 首先形成p b o ，随后形成p t o ；温度较高时，p b 2 + 全部用 于形成p t o ，而f e 3 + 和n i 2 + 则参与形成n f o 相：同时，随着温度的继续升高，p b 2 + 和f e ”转而形成高温稳定相p f o ，p 1 o 和n f o 的含量随之有所下降。多相复合共 存体系中形成的晶相多以固溶体存在，p b o 中的p b 2 + 易被n i 2 + 和f e 3 + 置换，晶格 浙江大学博士学位论文 常数有所下降；p t o 中的t i 4 + 被n i 2 + ( f e 3 + ) 置换引起晶格畸变：n f o 中的n i 2 + 和 f e 3 + 被t i 4 + 置换，晶格常数略有下降；p f o 相中出现t i 4 + 和n i 2 + 对f e ”的联合置换， 晶格常数基本不变。复合粉体中晶相的生长受热处理过程中的保温时间的影响， 保温时间越久，体系能量越大，晶相向高能量时的稳定态转变。p t o 烈f o 复相 粉体的比饱和磁化强度和矫顽力与复相体系的组成直接相关，随软铁磁铁氧体 n f o 的晶相含量的增加可以提高复相粉体的比饱和磁化强度，非磁性p t o 相的存 在对亚铁磁相n f o 磁畴的磁化起阻碍作用，使其矫顽力增大。在7 5 0 热处理条 件下，利用s 0 1 g e l 原位复合法合成的不同p t o 、n f 0 配比下复相体系中，当p t o 、 n f o 配比大于5 ：5 时得到p t o 和n f o 两相复合体系，小于5 ：5 时得到p t o 、n f o 、 p f o 和f e 2 0 3 四相复合体系。不同配比的复相粉体中，p t o 和n f o 两相均以固溶 体形式存在， ( 2 ) 利用s 0 1 g e l 方法并通过原位复合方法成功制备了p t o n f o 复相薄膜。 在6 0 0 0 c 7 5 0o c 时可控制形成纯铁电( p t o ) 铁磁( n f o ) 两相复合体系，不同复合体 系的形成和热处理温度有很大关系，热处理温度在6 0 0 以下时，体系的温度相对 较低，形成比较简单的氧化物p b o 9 4 t i o 0 6 0 1 0 6 ；升高二次热处理温度到6 0 0 时， 形成较复杂结构的p t o 一种晶相；继续升高温度到8 0 0 时，相对复杂结构的n f o 也开始形成，得到p t o 和n f o 两相复合体系；再提高温度到9 0 0 时，由于体系 能量进一步提高，更复杂结构的p f o 晶相也开始形成，同时因固溶使得t i 离子相 对应形成p t o 来数过量而形成金红石相的t i 0 2 ，形成p t o 、n f o 、p f o 和t i 0 2 四相共存的复合体系。薄膜体系中生成的各相的含量随热处理条件的变化而变化。 不同热处理温度下得到的复相薄膜，其中的两相是以固溶体形式存在的。p t o n f 0 复相薄膜中，缺陷和两相界面的存在导致了空间电荷极化。复相薄膜中n f 0 相的 存在使其偶极子的极化激活能大大降低，因而复相薄膜偶极子驰豫极化开始时对 应的频率比p t o 薄膜高很多，介电常数频率稳定范围也增大很多。p t o 烈f o 复 相薄膜复相薄膜表现出了电滞现象，其极化强度随p t o 相含量的增加而逐渐增加， 而其矫顽力则受到复相体系中n f o 对铁电畴的钉扎作用而逐渐减小。经过8 5 0 0 c 二次热处理的p t o n f o 复相薄膜表现出了明显的亚铁磁性，其饱和磁化强度和矫 顽力分别为9 3 e m u c m j 和6 6o e 。 ( 3 ) 利用s 0 1 g e l 方法并通过原位复合方法制备了p t o n f o 两相复合陶瓷， p t o 和n f o 两相的晶相含量基本不随预处理温度的变化而变化，但两相的晶粒尺 寸随预处理温度的降低而减小；随着烧结温度的升高，两相的晶相含量逐渐增加， 当烧结温度继续升高到1l5 0 0 c 以上时两相的晶相含量达到最大；p t 0 和n f o 两 相是以固溶体存在的，两相中固溶离子的固溶量随烧结温度的升高而增大，烧结 温度在1 1 5 0 0 c 以上时得到了稳定的两相固溶体。利用p t o 烈f o 复相陶瓷中p t o 浙江大学博士学位论文 和n f o 烧结温度的差异导致两相生长顺序不同，n f o 烧结温度较低因而首先生 长，后长大的p t o 相分布在n f o 颗粒间隙中，并通过控制复相陶瓷中铁电相和 亚铁磁相分子尺度范围内的均匀分布，实现了p t o 对n f o 的包裹结构，1 1 5 0 0 c 下烧结得到的形成了p t o 薄层对n f o 相的包裹结构。特别当铁氧体含量很高时， 铁电相仍然以一薄层包裹在铁氧体周围，使铁氧体颗粒之间相互不能接触，从而 得到超过渗流阈值( o 9 5 ) ，同时获得超高介电常数( 9 4 3 2 ，为p t o 基体的4 5 倍) 和高磁导率( 6 ，是纯n f o 的5 5 ) 的高性能复相材料。 ( 4 ) 研究了p t o n f o 复相陶瓷的介电行为和磁化行为。p t o n f 0 复相陶瓷 介电行为符合h y b r i d 介电模型，其介电常数的大幅度提高是空间电荷极化和偶极 子极化共同作用的结果，同时满足微电容模型。由于n f o 晶粒均匀分散在p t o 基体中，并且被p t o 颗粒很好的包裹，避免了n f o 颗粒问的相互接触，n f o 颗 粒间的相互作用因此可以被忽略，从而复相陶瓷的磁导率在n f o 含量由低到高达 0 8 5 的范围内都相对满足m g 方程。当n f o 含量很大，如，f o o 8 5 时，某些n f o 颗粒长大而彼此相互接触，此时n f o 颗粒之间的作用不能被忽略，因而实验结果 不再满足m g 方程，而相对更满足b h 程。原位法制备的p t o n f o 复相陶瓷中， n f o 相中微量非磁性离子引入引起n f o 磁导率的下降，计算某一n f o 含量复相 陶瓷的磁导率时，脚f o 应该取该n f o 浓度下复相陶瓷中铁氧体的磁导率，其并不 等同于纯n f o 相的磁导率，而是比纯n f o 相的磁导率偏低，据此，将方程( 6 一1 6 ) 进行了修正，实验数据和根据修正后的b h 方程计算出的理论结果吻合非常好。 非磁性的p t o 形成的晶体场对n f o 磁子自旋起束缚作用，发生轨道角动量冻结， 使p t o n f o 复相陶瓷在低温下发生了类自旋玻璃转变，并且随着温度的降低， 被冻结的磁矩逐渐增多，使得z f c 和f c 的不重合温度大大提高。复相陶瓷中， p t o 相的存在阻止了n f o 颗粒的长大，纳米级的晶粒尺寸使n f o 铁氧体在复相 陶瓷中呈现出超顺磁性。非磁性体p t o 相的存在阻碍了磁畴的翻转和移动，降低 复相材料的磁化强度并提高矫顽力。 ( 5 ) 利用s 0 1 g e l 方法并通过原位复合方法制备了无铅的渗流型b t 0 n z f o 两相复合陶瓷。不同烧结温度下制备的不同n z f o 浓度的b t o n z f o 复相陶瓷中 b t o 和n z f o 都是以固溶体形式存在的，烧结温度为1 2 5 0 0 c 以上时生成了稳定 的b t o 和n z f o 固溶体。n z f o 相比b t o 相的烧结温度低，b t o n z f o 复相陶 瓷的烧结温度随着n z f o 含量的增加而逐渐降低，相同烧结温度下制备的复相陶 瓷缺陷减少；烧结温度越高，陶瓷烧结越致密，在1 3 0 0 0 c 保温1 2 h 的烧结条件下 可以得到n z f o 含量为o 9 以上的致密的b t o n z f o 复相陶瓷。通过s 0 1 g e l 原位 复合法控制复相体系中b t o 和n z f o 两相的均匀分布并利用两相烧结温度的差异 实现了b t o 相对n z f o 相的包裹结构，同时，较低的烧结温度使得n z f o 相在 i 主； 浙江大学博士学位论文 1 3 0 0 0 c 的烧结温度下表面形成了一层玻璃相，生成的玻璃相包裹在n z f o 颗粒表 面，进一步提高了复相材料的渗流阈值并降低了复相陶瓷的介电损耗，获得了具 有绝对值超高的介电常数( 7 5 0 0 0 ) 和较高的磁导率( 1 6 2 ) 。渗流型复相陶瓷 b t o n z f o 的介电行为符合h y 晡d 介电模型，其介电常数的大幅度提高是空间电 荷极化和偶极子极化共同作用的结果，同时满足微电容模型。复相陶瓷的磁导率 在n z f o 含量小于0 6 时相对满足m g 方程，当n f o 含量很大，如扇f 0 o 6 时， 实验结果不再满足m g 方程，而满足b h 程的修正方程。复相陶瓷的初始磁导率 频谱满足s n o e k 定律。 关键词溶胶凝胶；原位；铁电铁磁复相材料；渗流理论；渗流阈值；介电 性能；磁性能 浙江大学博士学位论文 a b s t r a c t f e r r o e l e c t r i c f e n d i i l 强l e t i c ( m e ) c o m p o s i t em 舭r i a l sh a v eb o mc a p a c i t a n c e 肌d i n d l c 屯a i l c ei no n em a t e r i 2 l l ，w 1 1 i c hc 觚b eu s e dt om i i l i m i z e 廿l es i z eo fm ee l e c t r i c c o m p o n e n t s m ec o m p o s i t em a t e r i a l sh a v e 出a 姗m o r e 锄dm o r ea 吮n t i o nb e c a u s eo f t h eb r i 出a p p l i c a t i o n 缸u r ei nm er e c e n ty e a r s w i mt l l ed e v e l o p m e n to fm eh i 曲 e f j f i e n c yo ft h ee l e c t r i c 删u c t s ，也em ec o m p o s i t em a t e r i a l s 谢n l1 1 i g hd i e l e c t r i c c o n s t a n ta i l d h i g hp e 硼e a b i l i t ) r 、丽ub e c o r n ea ni i l l p o r t 锄tr e s e a r c hh o t s p o ti i lt l l e 胁c t i o n a lm a t e r i a la r e 巩1 k 缸r o d u c t i o no fp e r c o l a t i o nt 1 1 e o 巧i n t om ec o m p o s i t e s y s t e mc a ni 1 1 c r e a s et h ed i e l e c t r i cc o n s t a n to ft l l ec o i l l 】p o s i t em a t e r i a l s h o w e v e r t h e p e r c o l a t i o nt h r e s h o l di sq u i t el o w ( 1 e s st l l a l lo 2 ) i l ln l en o 肌a jp e r c o l a t i o ns y s t e m 1 1 l e p e n i l e a b i l i t ) ro ft h ec o m p o s i t ei n 埘l i c hp e r c 0 1 a t i o ne f 五酏th a p p e l l si sv e d ，l o wd u et 0 t h ec o m p o u i l d1 a w 。1 1 1 u sm em e c o m p o s i t em a t 甜a l 谢t l l 雌rl l i 班d i e l e c 仃i cc o n s t a m 邪、 ，e l la sl l i g l lp e 珊e a b i l i 锣c 孤n o tb eo b t a i n c di nt h en o n n a lp e r c o l a t i v es y s t e m i ft h e p e r c o l a t i o nm r e s h o l di si r l c r e a s e dt l l r o u 曲ac e n a i l lm 幽d ，t 1 1 a ti st 0s a y ，i fp e r c o l a t i o n e f 佗c th a p p e n sw h e nt h ef e r r i t ec o n t e n ti sv e 巧h i g h ，t 1 1 ep e 姗e a _ b i l i 够c a nb em a i n t a i l l e d w t l i l em ed i e l e c t r i cc o l l s t a l l ti s 硫r e a s e ds i g l l i f i c 嘶t h i sp r o v i d e sav e 拶g o o di d e a f o rm er e s e a r c ho f 蛐函p r o p e r t i e sm e c o m p o s i t em a t e r i a lo fm 曲p r o p e r c i e s t h ep u r p o s eo ft h i s 此s i si st 0p r e p a r ep t o n f oc o m p o s i t ep o w d e r ，t l 血lf i l n l s 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n d t h ea f 诧c t i n gm e c h 越s mo fn l ep h a s e 鼬m c t u r eo nt h ed i e l e c 仃i cp r o p e n i e sa 1 1 dm a g n e t i c v 浙江大学博士学位论文 p r o p e r t i e s ，t h en l e c h a i l i s mo ft h ei n c r e a s e dd i e l e c t r i cc o n s t a m ，t i l em e c h a m s mo ft h e 访c r e a s e dp e r c o l a t i o nt h r e s h o l da r ei i e s t i g a t e di i ld e t a i li i lt h et 1 1 e s i s t h ea i mo ft h i sw o r ki st 0f a b r i c a t ep t o n f of i e 玎0 i e l e c t r i c f e l l r i i i l a g n e t i c c o m p o s i t et h i nf i l m sa i l dp e r c o l a t i v ep t o n f o 砒l db t 0 n z f oc o m p o s i t ec e r 锄i c s w i t hs u p e rh i g hp e r c o a l t i o nt h r e s l l o l di ns i t ub ys o l g e lp r o c e s s i h ep h a s ef o m a t i o n ， t h ed i e l e c t r i cb e h a v 0 ra n d 嗽g n e t i cb e h a v o ro fp t 0 n f 0a n db t o n z f oc o m p o s i t e s h a v eb e e ns t u d i e d ( 1 ) p t o n f ob i p h a s em ec o r i l p o s i t ep o w d e r sa r ef o m l e di i l s i t ub ys o l - g e l i i 】l e m o d t h ee f f e c to fa m l e a l i n gt e m p e r a t u r ea n da r m e a l i n gt i n l eo nt h ef o n n a t i o na n d m a g n e t i cp r o p e r t i e so ft h ep o 、v d e rc o m p o s i t ei ss t u d i e d p t o n f ob i p h a s ec o m p o s i t e i sf o 册e db yc o n t r o l i n gm e 锄e a l e dt e m p e r a m r eu n d e r7 0 0 0 c - 7 5 0o c p t oa n dn f o p h a s e se x i s ti nt h es y s t e mi nt h ef o r mo fs o l i ds o l u t i o n t h es y s t e mt e n d s t of o r mm o r e s t a b l ep h a s e sw i t hi n c r e a s i n gt h ea 衄e a l i n gt e m p e r a t u r ea i l dt i m e t h em a g n e t i z a t i o n a n dc o e r c i v ef b r c ea r er e l a t e dw i t ht h ec o m p o n e n to ft h ec o m p o s i t es y s t e m t h e i n c r e a s ei nn f op h a s ec o n t e n ti n c r e a s e st h em a g i l e t i z a t i o no ft h ec o m p o s i t e 。t h e n o n m l g n e t i cp h a s ep t ob l o c 玉( st h em a g n e t i z a t i o no ft h em 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a r i 脚i o nb e s i d e sd e f e c t i o n si nt h ec o m p o s i t et i l i nf i l m s t h ef r e q u e n c yw h e r et h e d i p o l ep o l a 靠z a t i o nr e l a x a t i o nh a p p e n si n c r e a s e sb e c a u s eo fm ei n t r o d l j c t i o no fn f o p h a s e i nt 1 1 e c o m p o s i t e s t h ep o l a r i z a t i o n o ft l l ep t op h a s ei sn a i l e d b y n o n f e r r o e l e c t r i cp h a l s en f oc a u s i n gt h ei n c r e a s eo fl h ec o e r c i v ef o r c eo ft h e p t o n f oc o m p o s i t et h i nf i l m s ( 3 ) p e r c o l a t i v ep t o n f ob i p h a s em ec o n l p o s i t ec e r 锄i c sa r ef o m e di ns nb y s o l g e lm e t h o d t h e e f 佗c to ft h ep r e - s i n t e r e dt e m p e m t u r ea n ds i n t e r i n gt e m p e r a t u r eo n t h ef - o m l a t i o no ft l l e 弧dp h a s e si ss t u d i e d c o m p a c ta n dg o o d - f o r m a t i o nc e r 锄i c sa r e o b t a i n e db yc o n t m l i n gt l l ep r e s i n t e r e dt e i n p e r a t u r eo f5 5 0 0 ca r l ds i m e r e dt e m p e r a t u r e o f1 15 0 0 c p t oa i l dn f op h a s e se x i s ta ss o l i ds o l u t i o ni n l es y s t e m n l es 仃u c t u r eo f n f op h 弱ep a c k e db yp 1 op h a i so b t 越l e db yc o n 觚l i n gt h eh o m o g e n e o u s d i s t r i b 埘o na 1 1 d 廿l eg r o 、) i ，i n gs e q u e n c eo fp t o 锄dn f op h a s e s a sar e s u l t l e p e r c o l a t i o n u e s h 0 1 di si n c r e a s e ds i g n i f i c a m l y 1 ks i 咖f i c a i l td i e l e c t r i cc o n s t a n ta i l d c o m p a r a ：t i v e l yh i 曲i i l i t i a lp e m l e a b i l i 哆o ft h ec o m p o s i t ea r e9 4 3 2a 1 1 d6r e s p e c t i v e l y 。 浙江大学博士学位论文 ( 4 ) t h ed i e l e c t r i cb e h a v o r 锄dm a g n e t i cb e h a v o ro fn l ep e r c o l a t i v ep t o n f o c e r a 埘c sa r ei n v e s t i g a t e d t h ed i e l e 嘶cb e h a v o r 觚“h y 晡dd i e l e c t r i cm o d e l ，w k c h i sc a ：u s e d b ys p a c ec h a r g ep o l a r i z a t i o n a 1 1 d d i p o l ep o l a r i z a t i o n a i l d丘t “i i l i c r 0 - c 印a c i t a n c e ”m o d e l t h ei n t i a lp e n n e a b i l 毋o ft h cc o m p o s 沁f i t sm ge q u a t i o n i nm el 鹕em g eo f n f ov o l u l n ec o n t e n tb e 铆e e noa i l d0 8 5b e c a u s eo f t h ep a c k e d s m c t u r e ，a n d 觚b he q l l a t i o nb 酣| e rw l l e i ln f ov 0 1 硼n ec o n t e n ti sh i 曲e r t h a l l0 8 5 n eb he q u a t i o ni sd e v e l o p e db e c a u s eo ft 1 1 ed e c r e a s eo ft 1 1 en f oi n i t i a lp e m e a b i l 毋 c a u s e db y l ed o p i l l go fn o n - m a g n e t i ci o i l s t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sf i tt h ed e v e l o p e d b he 叫a t i o nv 叫w e l l 1 1 1 es p n g l a s s l 龇p h e n o m e n o ni sf o u i l d i np t o n 盯o c o m p o s i t ec e r a i i l i c s 1 kz i r ri sm c r e a s e dg r e a t l yb e c a u s eo ft h cb l o c l ( i n go fp t op h a s e o nn f op h a s e m 咖s 硫o fn f oc 巧刚l 硫p 枷c l e si sd e c r e a l s e dt 0n a n o m e t e r s b yd o p i n gp t op h a s cl e a d i n gt om es u p e ：衄a g n e t i cp r o p e n i e so ft l l ec o m p o s i t e c e r a i l l i c s ( 5 ) p e r c o l a t i v eb t o n z f ob i p h a s em ec o m p o s i t ec e r 锄i c sa r ef o m l e di i ls i t ub y s o l g e lm e t l l o d t h ee f r e c to ft h es i n t e 血gt e m p e r a ：t u l eo nt h ef 0 珊a t i o no ft l l et w 0 p h a s e si ss t u d i e d c o m p a c t 锄dg o o d - f o 册a t i o nc e 删【1 1 i c sa r eo b 谢m e db yc o n 廿o l i n gt 1 1 e p r e s i l l t e r e dt e m p e r a t u r eo f7 5 0 0 ca r l ds 缸e r e dt 即叩e r a t l l r eo f13 0 0 。c b t o 锄dn z f o p h a s e se x i s ta ss o l i ds o l u t i o ni nt h es y s t e i l l t l l es 咖c t u r eo fn z f op h a s ep a c k e db y b t op h a s ei so b t a i n e db yc o n t r o l i n g 廿l eh o m o g e n e o u sd i s t r i b u t i o n 锄dt h eg r o w i n g s e q u e n c eo fb t oa n dn z f op h a s e s b e s i d e s ，聪1 0 印h o l l sp h a s ei nf o r r n e do nt l l e s u r f a c eo fn z f op h 2 院1 1 l _ u s ，m ep e r c o l a t i o nt h r e s h o l di si n c r e a s e df u r t u r e ，a n dt l l e d i e l e c 仃i cl o s si sd e c r e a s e d t h es i g i l i f i c a md i e l e c t r i cc o n s t a ma n dc o m p a r a t i v e l yl l i 曲 i i l i t i a lp e 珊e a b i l 时o ft 1 1 ec o m p o s i t ca r e7 5 0 0 0a n dl6 2r e s p e c t i v e l y t i l ed i e l e c t r i c b e h a v o ro ft l l ep e r c o l a t i v eb t o n f oc e 捌 i l i c sf i t s h y b r i dd i e l e c t r i ci n o d e l ”1 k i n t i a lp e n l l e a b i l i t ) ，o ft h ec o m p o s i t ef i t sm g e q u a t i o ni nt 1 1 el a r g e 瑚g eo fn f o v o l 啪e c o n t e n tb e t w e e n0a n do 6b e c a u s eo f 也ep a c k e ds t u c t u 】r e ，a 1 1 df i t sb he q 豫t i o n 瞅e r w h e nn f ov o l 啪ec o n t e mi sl l i g h e r 也肌0 6 皿ee x p e r i m e 删r e s u l t sf i t 恤 d e v e l o p e db he q u a t i o nv e 巧、v e l l k e y w o r d s ：s o l - g e l ，i 1 1s i t u ，佗r r o e l e c t r i c f e r r o m a g r l e t i cc o m p o s i t e s ，p e r c o l a t i o n t h e o 巧，p e r c 0 1 a t i o nt l l r e s h o l d ，d i e l e c t r i cp r o p e r t i e s ，麟唧e t i cp r o p e n i e s 浙江大学博士学位论文 实际上，实现将铁磁相颗粒用很薄的介电层隔离，防止其相互接触导通，是 提高渗流阈值很好的新思路，以此可以保证铁磁相含量很高而使复相材料的磁性 能大大提高。而设计开发一种新的制备手段，保证两相间的均匀分布，并控制介 电相以极小的晶粒均匀包裹在大晶粒的铁磁相周围，实现薄层包裹，将是成功获 得超高渗流阈值的关键，也将是成功突破制备超高性能铁电铁磁复相陶瓷的最大 难点。 本文利用s 0 1 g e l 原位复合方法制备铁电亚铁磁p t o ( b 1 d ) n f o ( n z f o ) 复相陶瓷，成功将渗流理论引入铁电亚铁磁复相材料，以铁氧体相替代导电相实 现了渗流效应，大大提高了复相陶瓷的介电性能。通过s 0 1 g e l 法实现材料组成在 分子尺度范围内的均匀分布，成功地实现了钙钛矿相p t 0 ( b t o ) 对铁氧体相n f o ( n z f o ) 颗粒的包裹结构，大大提高了渗流复相体系的渗流阈值，并同时降低了 复相材料渗流阈值附近因导电性较好的铁磁相间漏电流引起的损耗。获得了同时 具有超高介电常数和高磁导率的高性能复相材料。 2 浙江大学博士学位论文 第2 章文献综述 磁电材料是一种具有磁电转换功能的新材料，对外同时呈现铁电性和铁磁性， 由于两相间的耦合作用，使铁电铁磁复相材料在外加磁场下引起晶体形变，这种 形变又使晶体出现电极化，产生所谓的磁电效应( m a g i l e t o e l e c t r i ce