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摘 要

本次实验的目标是研究多铁性材料SmFeO₃与金属或其他铁磁材料形成的异质结的铁磁性质以及偏置效应等。首先是要制备获得SmFeO₃/FM双层膜材料，作为一种新型材料，它的制备条件、制备方法也十分值得探索，具有很高的应用价值。我们考虑利用固相反应法制备获得SmFeO₃样品，利用XRD对材料有无杂质进行定性测量后再利用SEM进行表面结构进行定量分析。在获得性质优良无杂质的SmFeO₃样品后，选用合适衬底将SmFeO₃作为靶材利用脉冲激光沉积技术在衬底上镀膜，对其具体实验所需条件的探索具有积极的意义。在获得SmFeO₃镀在衬底上均匀的单层膜后，同样利用SEM、XRD等设备对其晶体结构情况，薄膜厚度等参数进行测量，获得性能和结构较为优良的单层膜后，为达到足够的实验条件，会考虑再在校外借用更先进的研究仪器，在能升温更高的PLD中在高温环境下在单层膜的基础上镀上第二层金属或其他铁磁材料，多次实验掌握其镀膜所需条件及技术，从而形成异质结。最后对其偏置效应及其各项铁磁性质进行测量来找到我们想要的新型材料。

关键词：双层膜材料，固相反应法，脉冲激光沉积法，偏置效应

Abstract

The goal of this experiment is to study the ferromagnetic properties and offset effects of the heterojunction formed by SmFeO₃ and metal or other ferromagnetic material. Firstly, we need to prepare SmFeO₃/FM bilayer membrane material. As a new type of material, its preparation conditions and preparation methods are also worth exploring. It has high application value. We consider using solid-state reaction method to prepare SmFeO₃ samples, use XRD to qualitatively measure the presence of impurities in the material and then use SEM for quantitative analysis of the surface structure. After obtaining the SmFeO₃ sample with excellent properties and no impurities, it is of positive significance to explore the conditions required for the specific experiment by using a suitable substrate to apply SmFeO₃ as a target by pulsed laser deposition technique on the substrate. After obtaining a uniform monolayer film of SmFeO₃ plated on the substrate, the parameters such as the crystal structure and the film thickness are also measured by SEM, XRD, etc., and a single layer film with excellent performance and structure is obtained to achieve sufficient performance. The experimental conditions will consider the use of more advanced research instruments outside the school and the coating of a second layer of metal or other ferromagnetic material on a single-layer film in a high-temperature environment at elevated temperatures. Grasp the conditions and techniques required for lots of experiments of coating to form a heterojunction. Finally, the bias effect and its ferromagnetic properties were measured to find the new material we wanted.

KEY WORDS: Bilayer membrane material,Solid phase reaction, Pulsed laser deposition, Bias effect

目录

摘要 ISEM

Abstract II

目录 1

第一章 实验背景及仪器简介 2

1.1 实验背景 2

1.1.1 实验背景 2

1.1.2 有关SmFeO₃的相关研究 2

1.1.3 固相反应法 3

1.2 仪器简介 4

1.2.1 XRD 4

1.2.2 SEM 5

1.2.3 PLD 7

第二章 靶材SmFeO₃的制备 10

2.1 实验环节 10

2.2 XRD表征 11

第三章 PLD镀SmFeO₃单层膜 11

3.1 实验环节 11

3.2 XRD表征 12

3.3 SEM表征 15

3.4 实验条件对比分析 20

3.5 总结及后续 21

致谢 22

参考文献 23

实验背景及仪器简介

实验背景

实验背景

钙钛矿氧化物中，特别是BiFeO₃和YMnO₃，同时存在着铁电性和铁磁性（或反铁磁性）等多种性质，而使得这一类材料在物理学、材料科学和信息存储方面成为了研究热点。在有关应用中，特别是在电子器件的应用中，以这类材料与其它材料组成的异质结较为普遍，如与磁性材料之间的异质结，但这种异质结的磁交换偏置偏小，不足以满足应用，尚需进一步研究。目前，发现SmFeO₃具有较好的多铁性能，研究其与铁磁材料之间的异质结及其交换偏置效应，具有科学意义和应用价值。

SmFeO₃作为一种永磁材料得到了广泛应用，它的相关物相法制备方式也已经简单易行。而在这里我们提出考虑SmFeO₃/FM双层膜材料的制备，是一种较为复杂的新型材料，对其的制备方法的研究和制备出材料性能结构好坏的研究仍具有新意和价值。查阅相关文献了解到如BiFeO₃与Mn掺杂/未掺杂的双层膜材料可以有效改进其功能性质，以获得较大的交换偏置以及较低的泄漏。 因此SmFeO₃/FM双层膜材料的性能提升值得期待。

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