高磁导率铁氧体/压电陶瓷复合结构中磁力磁电效应的理论模型文献综述
2020-04-30 16:14:27
文 献 综 述 随着科技的日益的进步和各科学各领域间的交叉渗透,功能简单的材料很难满足各种高要求的综合指标,因此功能复合材料的研究成为材料科学与工程领域的研究热点[1]。
功能复合材料是以各种不同性能材料组合而成的多相复合材料,具有独特的线性复合效应和非线性复合效应,其中非线性效应的运用与掌握对功能复合材料的设计提供了非常宽广的自由度[2]。
从19世纪末物理学家居里先生首次在单相材料中发现了磁电效应以来,人们到现在为止已经研究发现出了很多的单相的磁电材料,但是由于它的物理温度特性导致制造应用器件变的很麻烦。
为了改变这种情况,科学家们研究利用铁电体的压电效应和铁磁体的磁致伸缩效应间的复合效应,设计并制备了具有一系列独特性能的铁电-铁磁功能复合材料[3]。
1.磁电效应 磁电效应,即材料在外磁场的影响下介电极发生改变或者在外电场的影响下磁化性质产生变化的现象,也可以认为是磁电材料中铁电相的压电效应和铁磁相的磁致伸缩效应的乘积效应[4]。
具有磁电效应的材料可以实现磁场能量和电场能量的相互转换,是一种非常重要的功能材料,我们称之为磁电材料[5]。
磁电材料包括单相磁电材料和复合磁电材料,以下对这两种材料做简单的介绍。
1.1单相磁电材料 单相磁电材料是指材料结构中只有一种相结构,它又包括纯单相材料与单相固溶材料,在纯单相材料方面有Cr2O3、GaFeO3等以及铁电一铁磁性材料BiFeO3等,在单相固溶体方面的研究有含铁元素的弛豫性铁电体及其铁电体的固溶体和BiFeO与铁电体的固溶体。
单相磁电材料包括了磁一电材料和铁电一铁磁性材料[6],这里我们主要研究的是铁电一铁磁性材料,铁电一铁磁性材料是指具有自发的自旋磁化和铁电极化的磁电材料,即具有铁电性或者反铁电性,这种材料的磁电耦合来源于两个部分,一种是外场作用下的耦合,另一种是本征耦合[7]。
一般认为该类的本征耦合是材料内部磁畴与电畴的相互作用,磁电效应是通过铁磁畴的压磁效应以及铁电畴的压电效应实现的。