(2)研究耦合界面特性。目前界面特性研究较多的是以铁电薄膜为主的复合多铁性薄膜材料。薄膜表面因为铁电薄膜的内部极化效应会产生一层束缚电荷,其电荷密度为σ=Pn(P为薄膜内部的极化矢量,n为薄膜表面法线方向的单位向量)。在空气中,其表面束缚电荷层都处于被屏蔽状态,表面的吸附力、表面的形态和表面的游离自由电子等因素都是其被屏蔽的原因。根据σp(铁电薄膜表面束缚电荷密度)和σs(铁电薄膜的表面屏蔽电荷密度)的大小关系,其表面的电荷状态可分为:(1)当σs=0时,表面束缚电荷层处于完全没有屏蔽状态,这时材料表面只存在束缚电荷层,这种情况时显示其能量不稳定;(2)当σp>-σs时,表面束缚电荷层处于部分屏蔽状态,在空气中大多出现这种情况;(3)当σp=-σs时,表面束缚电荷层处于完全屏蔽状态,在空气中也较为常见;(4)当σp<-σs时,整个电荷层处于过度屏蔽状态,这种情况的发生往往是由于对铁电薄膜施加了外在的磁场或者电场而导致的。如果实验测得铁电薄膜表面出现完全屏蔽的状况,此时同样能够发现其表面的电势方向是与铁电电畴的极化电场相反。这就说明了可以通过测量铁电电畴的极化电场方向来显示其表面的电势方向[29]。然而,铁电薄膜属于多晶结构,多晶结构的电畴大小都普遍很小,其尺寸大约为1-100nm。因为多晶结构表面的复杂电势,所以很难通过检测电势来显示出铁电电畴的结构特征。在20世纪末,科研人员通过一定得实验方法和仪器,对PZT薄膜表面极化现象和电荷沉积现象进行了研究,表明了其沉积电荷能够持续稳定的存在一定得时间。另一方面因为多铁材料的界面电性能对薄膜的结构和电学性能都有很大的影响。在薄膜的制备和热处理过程中,会出现界面电场,这是由于界面层内部的一部分电荷发生了分离或者有另一部分电荷进入到界面层中。这使得当外加的电场发生改变时,其自身的界面电场不会发生改变。外加的电场与界面电场叠加在不同的方向上,使得界面电场显示为一边的电场增强另一边却是减弱状态,这种两边不一致的状况同样也会导致在电荷沉积过程中,薄膜的两边不对称。而如何解决这一非对称现象也是要对界面特性做进一步的研究才能够解决。

1。5 本课题的研究内容和手段 

在粉料合成工艺中,我们采用固相合成法合成BaTiO3和CoFe2O4的微米粉料这两个实验方法简单易做而且工艺成熟,利用少量的实验工具就可以准确的完成高质量粉料的合成。以上方法制作的BaTiO3具有优良的压电性和铁电性,CoFe2O4具有优良的磁性,BaTiO3/CoFe2O4两相复合,具有良好的压电效应和磁致伸缩效应,在常温下就能观察到较强的磁电耦合效应。在BaTiO3和CoFe2O4混合方面分别采取了研磨混合和球磨混合的不同方法,本次实验立足于实验室可以使用的设备与制备条件设计出了完整的一套实验方案进一步去研究BaTiO3/CoFe2O4在不同烧结温度和配比之下的伸缩比与密度变化。

本次实验首先选择固相合成法合成BaTiO3与CoFe2O4的微米粉体,采用球磨机进行混料制备不同配比的BaTiO3/CoFe2O4。在陶瓷制备方面采用固相烧结和干压成型法制备出不同温度与配比BaTiO3/CoFe2O4复合陶瓷,依次测量出其密度与横向收缩比率,得出温度与配比度对陶瓷致密度与尺寸的影响规律。使用光学显微镜观查陶瓷的微观结构,分析不同配比不同温度的组成最终得出致密度最高的一组样品数据。本次实验中最主要的对于不同烧结温度之下的不同配比的密度和伸缩比分析。 

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