层状前体法制备钴锌镍铁氧体薄膜及其性能研究

摘要

软磁铁氧体是一种数量大、品种多、产值高、用途较广的铁氧体材料。随着21世纪信息技术和电子产品数字化发展的要求，软磁铁氧体材料进一步向高频、高磁导率和低损耗方向发展，其器件向小型化、片式化和表面贴装化发展。因此，探索制备具有优异的高频电磁特性的软磁氧体薄膜材料新途径已经成为目前研究的热点。 以阴离子型层状材料（LDHs）为前驱体的浆料涂敷热分解法是一种化学制膜法，与传统的软磁铁氧体薄膜制备方法相比，具有制备工艺简单，制备过程环保，制备成本低，膜均匀性好，化学组分容易控制，能从分子水平上设计和剪裁，适于晶态铁氧体薄膜的制备等特点。本论文采用LDHs浆料涂敷热分解法制备得到系列NiZnCo铁氧体薄膜材料。在层状前体法制备钴、钴锌铁氧体薄膜材料的基础上，围绕NiZnCo铁氧体薄膜材料的结构设计和可控制备等科学问题开展了基础性研究。通过对LDHs前驱体组成、焙烧温度等制备工艺参数的调控，得到了具有特殊表面形貌及优异磁学性能的NiZnCo铁氧体薄膜材料。为发展软磁铁氧体薄膜器件提供了新的制备途径及材料基础。 具体研究内容如下： 1、采用单滴法或成核/晶化隔离法制备得到了CoFeⅡFeⅢ-SO4-LDHs、CoZnFeⅡFeⅢ-SO4-LDHs和CoZnNiFeⅡFeⅢ-SO4-LDHs三种LDHs浆液，然后采用浆料涂敷技术在基片上制备得到了类水滑石涂层前驱体，再经高温热分解得到化学计量的铁氧体薄膜，并对其进行结构、组成、形貌等表征，结果表明，在单晶硅基片上得到了Co0．4Zn0．4Ni0．2Fe2O4单晶颗粒薄膜，而在α-Al2O3基片上Co0．4Zn0．4Ni0．2Fe2O4薄膜是由球形或椭球形颗粒构成，其颗粒之间存在烧结现象。 2、研究了Co1-xZnxFe2O4和Co1-xZnxNi0．2Fe2O4铁氧体薄膜室温下的磁学性能，并探讨了铁氧体薄膜组成、焙烧温度以及基片等因素对薄膜的形貌和磁性能的影响。结果表明：对于Co1-xZnxFe2O4薄膜，随着前体层板中Zn2+含量的增加，产物的磁性先增强然后降低，其中Co0．5Zn0．5Fe2O4薄膜的比饱和磁化强度为41．30emu/g；为了进一步提高其磁学性能、尝试引入磁性粒子Ni来增强材料的磁性，因此，制备Co1-xZnxNi0．2Fe2O4薄膜，并探讨了改变Co2+/Zn2+的比值对NiZnCo铁氧体薄膜磁学性能的影响。随着层板中Zn2+含量的增加，产物的磁性先增强然后降低，其中沉积在单晶硅基片上Co0．4Zn0．4Ni0．2Fe2O4薄膜的比饱和磁化强度最大达到63．33emu/g，矫顽力很小90．325 Oe。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1铁氧体材料研究现状

1.1.1铁氧体材料概述

1.1.2铁氧体磁性材料的结构特征

1.1.3铁氧体粉体的制备方法

1.1.4铁氧体磁性材料的应用

1.2软磁铁氧体薄膜材料的研究现状

1.2.1软磁铁氧体薄膜材料的概况

1.2.2钴锌镍铁氧体薄膜的晶体结构

1.2.3尖晶石型铁氧体的离子分布

1.2.4铁氧体磁性及超交换作用

1.2.5饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力

1.3尖晶石铁氧体薄膜材料的制备与应用

1.3.1射频磁控溅射

1.3.2脉冲激光沉积技术

1.3.3金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)

1.3.4湿化学法

1.3.5层状前体法制备铁氧体薄膜

1.3.6软磁铁氧体薄膜的应用

1.4层状双金属氢氧化物(LDHs)

1.4.1 LDHs的结构

1.4.2 LDHs的性质

1.4.3 LDHs的制备方法

1.4.4 LDHs的应用

1.4.5层状前体法制备尖晶石铁氧体研究进展

1.5本课题的研究内容、目的和意义

1.5.1本课题的研究内容

1.5.2本课题的目的和意义

第二章CoFe2O4薄膜的制备及其性能表征

2.1前言

2.2实验药品

2.3 CoFeⅡFeⅢ LDHs薄膜的制备、表征与结果讨论

2.3.1 α-Al2O3和硅基体的处理

2.3.2 CoFeⅡFeⅢ LDHs薄膜的制备

2.3.3 CoFeⅡFeⅢ LDHs薄膜的表征

2.3.4 CoFeⅡFeⅢ LDHs薄膜制备结果与讨论

2.4 CoFe2O4薄膜的制备、表征与结果讨论

2.4.1 CoFe2O4薄膜的制备

2.4.2 CoFe2O4薄膜的表征

2.4.3 CoFe2O4薄膜制备结果与讨论

2.5本章小节

第三章CoZnFe2O4薄膜的制备及其性能表征

3.1前言

3.2实验药品和仪器

3.3 CoZnFeⅡFeⅢ LDHs薄膜的制备、表征与结果讨论

3.3.1 α-Al2O3和硅基体的处理

3.3.2 CoZnFeⅡFeⅢ LDHs薄膜的制备

3.3.3 CoZnFeⅡFeⅢ LDHs薄膜的表征

3.3.4 CoZnFeⅡFeⅢ LDHs薄膜制备结果与讨论

3.4 CoZnFe2O4薄膜的制备、表征与结果讨论

3.4.1 CoZnFe2O4薄膜的制备

3.4.2 CoZnFe2O4薄膜的表征

3.4.3 CoZnFe2O4铁氧体薄膜制备结果与讨论

3.5本章小节

第四章CoZnNiFe2O4薄膜的制备及其性能表征

4.1前言

4.2实验药品

4.3 CoZnNiFeⅡFeⅢ LDHs薄膜的制备、表征与结果讨论

4.3.1 α-A1203和硅基体的处理

4.3.2 CoZnNiFeⅡFeⅢ LDHs薄膜的制备

4.3.3 CoZnNiFeⅡFeⅢ LDHs薄膜的表征

4.3.4 CoZnNiFeⅡFeⅢ-SO4-LDHs薄膜制备结果与讨论

4.4 CoZnNiFe2O4薄膜的制备、表征与结果讨论

4.4.1 CoZnNiFe2O4薄膜的制备

4.4.2 CoZnNiFe2O4薄膜的表征

4.4.3 CoZnNiFe2O4薄膜制备结果与讨论

4.5本章小结

第五章结论

本论文创新点

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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