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AlN-FeGaB磁电复合材料的制备与性能研究

【摘要】:磁致伸缩材料与压电材料复合而成的磁电复合材料能够实现磁场-电场能量的双向转换,具有显著的磁电耦合效应,在微波领域、高压输电线路的电流测量、宽波段磁探测、磁电感应器及磁场信号等领域有着广泛而重要的应用前景。为了有效的利用这种磁电效应制备出具有优良性能的磁电传感器,需要研究影响磁电耦合效应的因素。磁电复合材料的磁电耦合效应大小很大程度上取决于其磁致伸缩材料和压电材料的性能。本文选用A1N作为压电材料,FeGaB作为磁致伸缩材料,分别研究了实验工艺条件对压电相和磁致伸缩相性能的影响。主要研究工作如下:采用磁控溅射的方法制备了压电材料A1N薄膜,研究了溅射功率、气氛压强、氮气和氩气的体积比、衬底温度和退火处理这五个工艺参数对薄膜性能的影响。经实验研究发现当溅射功率为200 W、溅射气压为3.75mT、氮气和氩气体积比为3:7、衬底温度为300℃和在氮气氛围条件下进行500。C退火处理的时候,A1N薄膜沿c轴择优生长,此时薄膜具有优良的压电性能。采用磁控共溅射的方法制备了磁致伸缩材料FeGaB薄膜,通过控制B靶材的溅射功率来控制薄膜中B的含量,研究了薄膜中不同的B含量对薄膜磁性能的影响。经实验研究发现当B靶材的溅射功率为50W的时候,薄膜的磁性能最佳。对磁电传感器进行设计、讨论和理论研究,利用AlN/FeGaB磁电复合材料制备磁电传感器,具有高的共振频率,说明其具有非常高的灵敏度,可以用来探测非常微弱的磁场,有非常广阔的应用前景。

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