偏置磁场方向诱导的各向异性磁电响应及相移效应研究

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研究偏置磁场诱导的各向异性磁电响应和相移效应并探究这种现象的根源,可以有效地提高磁电效应、了解其物理机理并加速磁电异质结在磁矢量传感器等方面的应用,为实现幅值无失真的180°磁电相移做出贡献。本文制备了(0.72Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.28PbTiO3)PMN-PT/Ni0.8Zn0.2Fe2O4(NZFO)和PZT-8/NZFO的双层磁电异质结。通过改变偏置磁场方向,对比这两种磁电异质结的磁电效应,研究其“动态”的磁-机/机电转换过程。结果显示含磁电异质结PMN-PT/NZFO的磁电电压系数是PZT-8/NZFO的两倍,在偏置磁场HDC≤460e时,最优的偏置磁场方向角θ=0°,最大的磁电电压系数为133.38V/cmOe;一旦HDC>460e时,最优的偏置磁场方向角变为75°,最大的磁电电压系数为115.3 V/cmOe。此外,结果证明磁致伸缩相NZFO的动态压磁系数是偏置磁场方向依赖各向异性磁电响应的根源;PMZ-PT的晶轴各向异性在该形状的动态机-电转换过程中的作用可以被忽略。另外,从复数域方面探究不同偏置磁场方向对双层磁电异质结PZT-8/NZFO的磁电电压系数幅值和相位/实部和虚部的影响,以及不同偏置磁场下磁致伸缩相NZFO的动态压磁系数变化。实验结果表明最优偏置磁场HDC=460e下,当偏置磁场方向角θ=0°和θ=180°时,研究发现磁电电压系数具有恒定的幅值但是其符号相反,可从Cole-Cole图中观察到两个磁电电压系数分别为+51.72V/cmOe和-51.93V/cmOe;并证明磁致伸缩相NZFO的动态压磁相移效应导致了这种恒幅的180°的磁电相移效应。研究偏置磁场方向对磁电效应的影响及其根源有助于实现磁矢量传感器、磁探测器、相移器和反相器等电子器件。
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