新型铁氧体材料作业.doc

新型铁氧体材料一. 铁氧体单晶介绍铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物。1. 软磁铁氧体单晶这类晶体主要包括锰锌铁氧体单晶,镍锌铁氧体单晶和六角晶系铁氧体单晶。前二种主要采用Bridgman法生长,后一种曾报导采用助熔剂法生长。这类晶体具有优良的高频磁性能、好的耐磨性及加工特性,目前主耍用作磁头材料。2.锰锌铁氧体单晶锰锌铁氧体单晶属于立方晶系尖晶石型晶体。具有工业应用价值、体积较大的晶体,是1966年由于日本采用Bridgman法生长成功的,近十余年来,在增大单晶尺寸、改善成份均匀性方面有了显著的进展。目前已能生长小90x800mm的亘大晶体。这些进展的取得主要由于改进了单晶生长工艺,采)FIBridgman法和区熔法相结合的方法。除工艺进步外,在成份的研究、单晶噪声,应用等方面的研究也取得了很大的进展。3. 镍锌铁氧体单晶 Nizn铁氧体单晶也属于立方晶系尖晶石型晶体。和Mnzn铁氧体单晶相比,在更高的频率范围内,其性能更好。NIZn铁氧体单晶的研制目前仍处于实验阶段。它的熔点较Mnzn铁氧体高。得到正分的(FeZo。=somol%、Nio+Zn二somol%)单晶需在sookg/CmZ的氧分压下进行。因此,在实际工艺上存在着困难、有人曹报导采用Bridgman法,在100大气压的氧压下生长了尺寸为中20x50mm单相尖晶石镍锌铁氧体单晶。80年,曾人报导用Mno替代部份Nio,可以使所需的氧分压降低,拜得到Nizn铁气体单晶。4. 六角晶系铁氧体单晶六角晶系铁氧体单晶,如Ba:znZFe:022(ZnY),在0.1,i,10,looMHz下,共起始导磁率分别为1400,1300,1100和400。可以用于甚高频领域。可作为高频宽带变压器及高分辨率磁头磁芯材料。这种晶体的生长,主要采用助熔剂法或助熔剂一籽晶上拉法生长。共助熔剂通常采用2BaO+BZO3的成份,旦取铁氧体与助熔剂克分子比为1:2.8一l:4.3。二. 巨磁阻材料介绍巨磁阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。巨磁阻是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。上下两层为铁磁材料，中间夹层是非铁磁材料。铁磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁场控制的，因而较小的磁场也可以得到较大电阻变化的材料。最近研究了在新模压表面上制成的巨磁电阻多层膜，因而显著地提高了巨磁电阻。所研制的多层膜材料是用磁控管溅射方法在带有8nm厚的Fe缓冲膜的A1基片上淀积的非祸合的o/Cu多层薄膜。A1基片利用阳极化处理方法制成，然后对A1薄膜进行刻蚀，再对研制成的Co/Cu多层膜，利用扫描电子显微镜作模压表面的较大面积和截面像的研究，再利用高分辨原子力显微镜于表面结构作更详细的分析研究。所用的新基片是在正规的六角排列中包含纳米半球。再利用(盘子设计的)物理性质测量系统测量和研究了Co/Cu多层膜系统的磁输运性能。主要的研究结果显示:在这新的基片上研制成的样品比在光滑的(100) Si基片上研制的含有相似成分的样品具有更高的巨磁阻效应。因为制造这种基片是一种较廉价的制造方法，所以在这样的基片上淀积巨磁阻结构材料对于磁传感器等方面的应用具有更大的优势。寿命长和成本低。近年来人们在层状钙钛矿锰氧化物即Ruddlesden-Popper(RP)系列化合物中也发现负巨磁阻效应并进行了大量磁电性能的研究4 -8#这类氧化物的结构通式为(Ln,M)n+1MnnO3n+1,即由MnO6八面体共顶点相连而成,这些八面体在ab平面内无限扩展,但在沿c轴方向上每隔n个MnO6八面体的厚度就被一层(Ln,M)岩盐层(rock-salt-layer)分隔开,如此交替堆垛起来,所以其结构通式又可写成(Ln,M)MnO3n(Ln,M)O#在两种极端条件下,即当n=时为ABO3型钙钛矿结构,n=1时为K2NiF4型二维层状钙钛矿结构,如(NdSr)2MnO4#前者具有三维Mn-O-Mn网格,在适当的掺杂区域内表现出铁磁金属性和巨磁电阻效应,但后者仅有二维的Mn-O-Mn网络结构,在任何掺杂浓度下均为反铁磁体,没有巨磁阻效应#n=2,3时则介于两者之间,具有特殊的准二维层状结构,各项异性的Mn-O-Mn网络及相应的各向异性交换作用,导致了许多与三维钙钛矿结构不同的有趣的磁电性能。n=2的RP相,如La1.2Sr1.8Mn2O7具有Sr3Ti2O7型结构9,结构上可看成双钙钛矿层与岩盐层交替堆积而成,构成了天然的铁磁金属层-绝缘体层-铁磁金属层的隧道结构#这种层状物质,堆垛层错是广泛存在的,加上其他结构缺陷,会显著地影响其物理特性#此外,由于合成条件的差异,也会造成材料的结构与磁电性能的变化#本文利用X射线衍射仪和透射电子显微镜及高分辨电子显微镜对低量Nd掺杂La1.2 -xNdxSr1.8Mn2O7(x=0.2)层