【正文】 1所示，取中間TiO2層為參考面，則該結構是上下鏡面對稱的。在順電態(tài)，界面處的磁矩也完全對稱。但是計算結果表明，該結構的磁矩分布已經(jīng)與塊體有了較大區(qū)別。例如，界面處的 Fe 原子的磁矩已經(jīng)由塊體中的 ，F(xiàn)e/BaTiO3界面處的耦合以及電荷交換導致了界面Fe原子磁矩的增加，同時Ti和O原子也由于電荷交換產(chǎn)生了誘導磁矩，而Ti原子存在?。但是在外加電場時，BaTiO3被極化，BaTiO3中出現(xiàn)鐵電位移 特別是 Ti 原子的位移，打破了上下兩個界面以中間 TiO2層為參考面的對稱狀態(tài)，從而使得上下兩個界面處的原子磁矩發(fā)生變化。對于下界面，鐵電極化方向偏離Fe原子，計算結果表明，Ti 原子磁矩變化到?。對應的在上界面，鐵電極化方向偏向Fe原子，Ti原子磁矩變化到?[15]。于是，在這兩個界面之間的原子磁矩產(chǎn)生一個差值?181。Fe=，?181。Ti=。從而改變了界面處的磁化，使得這種結構實現(xiàn)了電性能和磁性能之間的耦合，也即產(chǎn)生了磁電效應。（箭頭標示了原子位移方向）圖31 Fe(BaTiO3)4Fe原子結構示意圖根據(jù)上述計算結果對該磁電效應產(chǎn)生的磁電系數(shù)按照c M E α 181。 =?進行估算，結果得到的磁電系數(shù)約為 G cm V α ≈，這與Zavaliche等人報道的13柱狀結構的BiFeO3/CoFe2O4磁電復合薄膜中的磁電系數(shù)相當，表明這種由界面鍵合產(chǎn)生的磁電效應與由應變耦合產(chǎn)生的磁電效應是可比擬的。隨后，Yamauchi等人在Co2MnSi/BaTiO3 體系中用類似的計算方法也得到了類似的結果[7]。這種機制產(chǎn)生的磁電效應目前還只是理論上的計算，實驗觀察還有待證實。從本質上講，這種機制與前面討論的應力/應變傳遞機制是類似的:在復合體系中，耦合磁電效應來源于跨越壓電/鐵電與磁性界面的某種應變傳遞耦合作用。但按照這種理論模型，疊層薄膜中的磁電耦合將不受基片的應力約束，如果這種效應能夠在實驗中得到證實，將對磁電薄膜材料，特別是疊層結構的薄膜材料有重要意義。第4章 結 論如今，壓電/鐵電材料和鐵磁材料已分別得到了實際的應用，而多鐵性材料同時具有鐵電和鐵磁性，此外由于耦合還會產(chǎn)生磁電效應，在繼承兩者優(yōu)點的同時提高了器件設計的自由度，有利于器件向小型化和多功能化方向發(fā)展，必然具有更廣闊的應用空間。 目前，塊體磁電復合材料已經(jīng)有了初步的應用，在傳感器、換能器等方向都已經(jīng)有了器件原型。近幾年，磁電納米結構已成為人們?nèi)找骊P注的熱點。這種納米結構，特別是磁電薄膜易于與芯片集成，這是與現(xiàn)有微電子器件兼容的一個必要條件，因此磁電納米結構及其器件具有更大的潛力。但是，目前磁電納米結構還僅僅處于初級階段，我們必須首先要克服以下兩個基礎性挑戰(zhàn)。第一個問題是物理機制方面:我們怎樣通過一些切實可行的、適用于現(xiàn)實中的磁電材料和器件的方法，來對磁電納米結構中每個重要原子的特性、位置和作用進行調控。在納米結構自組裝過程中，通過精確控制成分、原子排布和界面來控制我們想要的磁電納米結構的生長，這是很有意義的，但也是一個難題。實際上，可控制的自組裝工藝目前已經(jīng)取得了一些進展，也已成為控制生長納米材料和納米器件的重要途徑。例如，長程有序的柱狀自組裝納米結構，毫無疑問將在多鐵性領域和光子應用領域產(chǎn)生巨大的影響。高質量的疊層異質結構，例如磁電超晶格，也非常有望成為一種新的多鐵性結構和器件。第二個問題是概念方面: 我們怎么理解這樣一種納米磁電復合系統(tǒng)，一方面它太大而不能完全用強關聯(lián)體系來處理，但如果用靜態(tài)的連續(xù)介質方法來處理又顯得太小。關于納米結構中的磁電耦合作用還有很多沒有解決的問題，例如：耦合作用的尺度有多大?磁性隨時間的變化與鐵電反轉有什么關系?能導致磁疇完全翻轉的磁場最小值究竟有多小?納米磁電結構的性能與化學工藝有什么關系?本質上耦合作用消失或者改變是否存在一個臨界尺寸?多鐵性磁電復合薄膜相比于塊體磁電復合材料，更有希望應用于微傳感器和多態(tài)存儲等領域，由于與微電子器件和工藝的兼容而使得薄膜具有更廣闊的應用前景。同時，磁電復合薄膜的研究剛起步，存在很多尚未解決的問題，更需要投入更多的關注，付出更多的努力，以進一步推動磁電材料研究的快速發(fā)展。參考文獻[1] 遲振華，靳常青單相磁電多鐵性體研究進展[J] ，27：22[2] 王克鋒，劉俊明，王雨，單相多鐵性材料—極化和磁性序參量的耦合與調控[J] ．科學通報，2008，53 (10)：1098[3] 何泓材，林元華，南策文，多鐵性磁電復合薄膜[J] ，科學通 報，2008，53 (1 0)：1136[4] 路曉艷，劉玉嵐，王彪．多重鐵性材料研究進展[J] ，材料導報，2007，21 (3) 17[5] 王蘭，劉曉，多鐵性磁電體磁電起源及耦合機理的分析[J] 科學通報，2008，27（8）22[6] 劉紅日，劉唐昆， 凝膠方法制備TiBaO3薄膜及其鐵電性質 [J] .功能材料與器件學報2005，11( 2 ) 168.[7] 楊彩霞， 凝膠法制備TiBaO3鐵電薄膜的結構和特性[J] 功能材料,2005[8] 鮑家善，[M],99100.[9] 張茹，王森，[J],2548.[10] 張寧，印曉明，(Zr，Ti)O3 雙層膜中的磁電(ME)效應[J].:289.[11] 胡淵，龔國斌，曹東升，等，壓電磁致伸縮環(huán)氧樹脂層合復合材料的磁電效應及其頻響特性[J]復合材料學報2007,2429.[12] Bichurin of the 4th International Conference of Magnetoelectric [M]Interaction Phenomena in Crystals MEIPIC4. Ferroelectrics，2002，279280.[13] Hur N，Park S，Sharma P A，et magnetodielectric effects in DyMn2O5[J]. Phys Rev Lett,2004，93(10): 107207 .[14] Hill N A ,Baetting P,Daul C. First principles for multiferroism in BiCrO3[J].J ChemB ,2002,106:3383.[15] Kimura T, Kawamotos S, Yamada Let effect in multiferroic BiMnO3 [J].Phys Rev B,2003,67:1804.致 謝經(jīng)過幾個月的理論研究和實踐實習，在趙蔚老師的理論指導和各方面的支持下，終于順利完成了畢業(yè)論文。趙蔚老師的嚴謹治學和時刻為學生著想的精神讓我特別感動，我由衷的感謝他。同時，他還讓我學習到無論做什么事情都要端正態(tài)度：認真、嚴謹，學會獨立思考問題。在此，我深深地感謝趙老師的幫助和教誨，感謝趙老師在我在校外實習這段時間的理解和支持。還要感謝所有幫助過我的同學和一直關心支持著我的家人對我的幫助和鼓勵。我在這里對他們表示深深的謝意！ 到此，我的大學生活已經(jīng)接近尾聲，在這四年里自己變的成熟、穩(wěn)重了很多。四年中，無論是在學習上，還是在生活上我也都學到了很多，這段大學生活也會成為我以后生活中值得回味的一段時光?；厥走@段時光，要感謝的人如此之多，感謝所有教授過我課程的河北工程大學的老師們，是你們誨人不倦才有了現(xiàn)在的我。感謝我的父母，沒有你們，就沒有我的今天，你們的支持與鼓勵，永遠是支撐我前進的最大動力。感謝河北工程大學理學院光應用物理專業(yè)的各位老師的辛勤培養(yǎng)，感謝所有老師和同學在這四年里對我們的關照和幫助。感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、