автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Магнитоэлектрические свойства композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов

На правах рукописи

ПЕТРОВ ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ

МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ФЕРРИТ-ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХМАТЕРИАЛОВ

Специальности: 05.27.01 -Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро - и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах; 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Великий Новгород, 2004

Работа выполнена в Новгородском государственном университете имени Ярослава Мудрого.

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор Бичурин Мирза Имамович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Шавров Владимир Григорьевич доктор технических наук, профессор Мироненко Игорь Германович доктор физико-математических наук, профессор Захаров Анатолий Юльевич

Ведущая организация: ОАО «НИИ «Феррит-Домен», г. Санкт-Петербург.

Защита диссертации состоится " 1 " октября 2004 года в 14—час. на заседании диссертационного совета Д 212.168.07 Новгородского государственного университета по адресу: 173003, г. Новгород, ул. Б.С.-Петербургская, д.41.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новгородского государственного университета.

Автореферат разослан " 25 " августа 2004 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.168.07,

кандидат технических наук, доцент

2005-4 12206

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Магнитоэлектрический (МЭ) эффект проявляется в индуцировании электрической поляризации при воздействии на материал внешнего магнитного поля, или индуцировании намагниченности при воздействии на материал внешнего электрического поля. Экспериментальное открытие Д. Н. Астровым магнитоэлектрического эффекта стимулировало интенсивное изучение физических явлений, определяющих взаимосвязь диэлектрических и магнитных свойств материалов. Поиск и исследование новых МЭ материалов является актуальной задачей физики конденсированного состояния, особенно в связи с перспективами их практического использования. Наличие у этих материалов ряда важных для техники свойств делает их перспективными для создания устройств твердотельной электроники.

В настоящее время известно большое количество монокристаллических МЭ материалов. Однако, практическому использованию этих материалов в твердотельной электронике препятствует то, что МЭ эффект наблюдается в большинстве из них при температурах, значительно ниже комнатной. Это связано с низкими температурами Нееля или Кюри для этих материалов. МЭ коэффициенты обращаются в нуль, как только температура приближается к точке перехода в неупорядоченное состояние. Кроме того, монокристаллические материалы характеризуются малыми значениями МЭ коэффициентов, величина которых недостаточна для практического использования этих материалов. В связи с этим актуальной задачей является исследование композиционных материалов на основе пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов. Развитие технологии композиционных материалов способствует созданию различных типов структур, которые позволят преодолеть перечисленные выше трудности.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является обобщение теоретических и экспериментальных исследований по поиску и изучению магнитоэлектрических свойств композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов с заданной величиной магнитоэлектрического взаимодействия, достаточной для применения их в устройствах твердотельной электроники.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить МЭ эффект в слоистых композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах.

2. Изучить МЭ эффект в объемных композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах.

3. Исследовать влияние типа связности композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов на параметры МЭ взаимодействия.

4. Исследовать релаксационные явления в композиционных материалах.

5. Изучить МЭ эффект в области магнитного резонанса.

6. Предложить композиционные феррит-пьезоэлектрические материалы для использования в устройствах твердотельной электроники, разработать рекомендации по созданию новых МЭ материалов с заданным МЭ взаимодействием.

Объектами исследований были выбраны слоистые и объемные композиционные феррит-пьезоэлектрические материалы на основе поликристаллических титаната бария, цирконата-титаната свинца (ЦТС), монокристаллического сегнетоэлектрического твердого раствора

феррита никеля, феррита кобальта, лантан-стронциевого манганита, монокристаллического железо-иттриевого граната (ЖИГ).

Методы проведенных исследований. При математическом моделировании МЭ взаимодействия использовались уравнения эластостатики, эластодинамики, электростатики, магнитостатики, электродинамики, термодинамики, уравнение движения вектора намагниченности. Для измерения МЭ эффекта применялся метод регистрации э.д.с, возникающей на образце при приложении постоянного и переменного магнитных полей. Для измерений параметров резонансной релаксации использовался метод резонанса — антирезонанса. Для измерений в диапазоне СВЧ применялся метод ферромагнитного резонанса.

Научная новизнаработы заключается в следующем:

1. Построена теоретическая модель слоистого композиционного феррит-пьезоэлектрического материала, позволяющая на основе точного решения определять эффективные механические, электрические, магнитные и МЭ параметры материала. Получены выражения для МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций параметра межслоевой связи, параметров и объемных долей исходных компонент. Использование предложенной модели позволило впервые адекватно описать МЭ эффект в слоистых композитах составов феррит кобальта - титанат бария, феррит кобальта - ЦТС, феррит никеля - ЦТС, лантан-стронциевый манганит — ЦТС. Показано, что МЭ эффект в системах феррит - ЦТС максимален при поперечной ориентации магнитного и электрического полей.

2. Построена теоретическая модель низкочастотного МЭ эффекта в объемных композитах на основе магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов. Для описания физических свойств композита используется метод эффективных параметров. Проведен расчет эффективных диэлектрической и магнитной проницаемостей, пьезоэлектрических, пьезомагнитных модулей, МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций концентраций и параметров компонент. Рассмотрены композиты со связностью типа 3-0- и 0-3. Наибольшая величина МЭ коэффициента имеет место для свободного образца композита со связностью 3-0 при продольной ориентации магнитного и электрического полей. При этом максимум МЭ коэффициента по напряжению соответствует объемной доле сегнетоэлектрика 0.11, а максимум МЭ восприимчивости — 0,6. При поперечной ориентации магнитного и электрического полей МЭ эффект уменьшается в 2 - 3.5 раза по сравнению с продольной ориентацией. Установлено, что зажатие образца объемного феррит-пьезоэлектрического материала способствует уменьшению МЭ коэффициентов. Учет зажатия зерен композита со стороны окружающих ячеек позволил впервые адекватно описать МЭ эффект в объемных композитах

3. Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения и на основе формул Дебая описать максвелл-вагнеровскую релаксацию эффективных параметров слоистого феррит-пьезоэлектрического композита. Обнаружена гигантская максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению в композиционном слоистом феррит-пьезоэлектрическом материале, которая для МЭ восприимчивости является нормальной, а для МЭ коэффициента по напряжению — обратной. Большая глубина релаксации обусловлена сильным различием электрических свойств компонент композита.

4. Построена теоретическая модель, позволяющая описать максвелл-вагнеровскую релаксацию эффективных параметров объемного феррит-пьезоэлектрического композита. В композиционном объемном феррит-пьезоэлектрическом материале обнаружена гигантская максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, которая для МЭ коэффициента по напряжению является обратной, а для МЭ восприимчивости может быть как нормальной, так и обратной. Показано, что глубину максвелл-вагнеровской релаксации МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, а также время релаксации и релаксационную частоту МЭ восприимчивости композита можно в широких пределах изменять варьированием объемной доли компонент композита, а также путем изменения свойств компонент композита.

5. Показано, что максимальное значение статической МЭ восприимчивости слоистого композита состава феррит никеля - ЦТС составляет 0.94-10-8 с/м и превосходит значение этого параметра для известных материалов.

6. Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения и на основе формулы Лорентца для релаксационного осциллятора описать резонансную зависимость МЭ восприимчивости композиционного феррит-пьезоэлектрического материала в области электромеханического резонанса. Наибольшую величину МЭ восприимчивости в области резонанса упругих волн в плоскости образца слоистого композита можно получить при использовании образца в форме квадратной пластинки.

7. Построена феноменологическая теория, описывающая изменение спектра магнитного резонанса феррит-пьезоэлектрического композита во внешнем электрическом поле. Показано, что сильный МЭ эффект в диапазоне СВЧ наблюдается в композитах на основе магнитной фазы, которая имеет большую магнитострикцию и малую намагниченность насыщения. Для композита состава монокристаллический ЖИГ -монокристаллический РММ-РТ обнаружен сдвиг частоты однородной прецессии намагниченности во внешнем постоянном электрическом поле, приблизительно на порядок превышающий ширину линии магнитного резонанса.

8. Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения описать влияние постоянного электрического поля на магнитную восприимчивость композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала. Обнаружена резонансная зависимость высокочастотной магнитной восприимчивости композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов от постоянного электрического поля, обусловленная изменением энергии магнитной анизотропии во внешнем электрическом поле.

9. Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения определить МЭ коэффициент по напряжению композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов в области магнитоакустического резонанса. Обнаружена резонансная зависимость МЭ коэффициента по напряжению композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала в области перекрытия линий механического и магнитного резонансов.

Практическая ценность работы.

1. Предложен метод наблюдения ферромагнитного резонанса во внешнем постоянном электрическом поле в материале, обладающем МЭ взаимодействием. Метод основан на эффекте изменения частоты

магнитного резонанса при воздействии на образец внешнего постоянного электрического поля. При этом система магнитной развертки может быть упрощена или исключена, а для перестройки частоты магнитного резонанса используется источник напряжения.

2. Наблюдаемая величина сдвига резонансного магнитного поля для слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ — монокристаллический PMN-PT, равная 3200 А/м в постоянном электрическом поле 8 кВ/см при ширине линии ФМР 320 А/м позволяет рекомендовать композит указанного состава для создания электрически перестраиваемых устройств твердотельной электроники. Композит данного состава использован при изготовлении гиромагнитных резонаторов.

3. Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита для получения наибольшей величины МЭ параметров. Методики определения эффективных параметров композитов внедрены на предприятиях, специализирующихся в области разработок и серийного освоения устройств твердотельной электроники.

4. Построенные модели релаксационных явлений в композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах могут быть использованы при выборе частотных диапазонов, в которых МЭ параметры максимальны.

5. Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита и их параметры для получения наименьшей величины МЭ взаимодействия, если связь между магнитными и электрическими характеристиками нежелательна.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Магнитоэлектрический коэффициент по напряжению слоистого феррит-пьезоэлектрического материала имеет максимальное значение для поперечной ориентации магнитного и электрического полей, обеспечивающей уменьшение размагничивающих полей, при использовании компонент с большими пьезоэлектрическим и пьезомагнитным модулями.

2. Магнитоэлектрический эффект в двухфазных феррит-пьезоэлектрических смесях обусловлен взаимодействием фаз через упругие деформации, зависящие от механического зажатия зерен компонент.

3. Гигантская релаксация низкочастотной магнитоэлектрической восприимчивости и магнитоэлектрического коэффициента по напряжению композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов носит

дебаевский характер и обусловлена различием электрических свойств компонент композита.

4. Резонансная зависимость высокочастотной магнитной восприимчивости композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов от постоянного электрического поля обусловлена изменением энергии магнитной анизотропии во внешнем электрическом поле.

5. Использование слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ — монокристаллический PMN-PT в качестве гиромагнитного резонатора позволяет реализовать электрическую перестройку резонансной частоты на величину, значительно превышающую ширину линии магнитного резонанса.

Реализация результатов работы

Теоретические и практические результаты работы, полученные в диссертации, являются частью: НИР Министерства высшего и профессионального образования «Исследование механизмов резонансного магнитоэлектрического эффекта в материалах функциональной электроники СВЧ» (1997-1999), НИР Министерства высшего и профессионального образования «Поиск и исследование новых сегнетомагнетиков в виде керамики и композиционных материалов» (19972000), НИР Министерства образования «Исследования магнитоэлектрических взаимодействий в композиционных материалах» (2000-2002), гранта "Университеты России" на тему «Исследование многослойных и объемных композиционных магнитоэлектрических материалов в широком диапазоне частот» (2002-2003), гранта по Программе «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» на тему «Керамические многослойные материалы на основе ферритов и сегнетоэлектриков» (2002 2003), гранта по конкурсу 2002-2003 г.г. по фундаментальным исследованиям в области естественных и точных наук «Исследование магнитоэлектрического эффекта в многослойных композиционных материалах».

Апробация работы

Результаты диссертационной работы были представлены на: XV Всесоюзной научно-технической конференции по СВЧ ферритовой технике. Ленинград, 1990; Международной научно-технической конференции. «Актуальные проблемы фундаментальных наук», Москва, 1991; IV Всесоюзной конференции «Актуальные проблемы получения и применения сегнето-, пьезо-, пироэлектрических и родственных им материалов», Москва, 1991; XI Международной конференции по гиромагнитной электронике и электродинамике, Москва, 1992; научно-технической конференции «Оксидные магнитные материалы, элементы,

устройства и применения», С.-Петербург 1992; II International conference "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-2), Ascona, Switzerland 1993; International Symposium "Ferro- piezoelectric materials and their application", Moscow, Russia 1994; I Объединенной конференции по магнитоэлектронике, Москва, 1995; International conference. "New materials and technology in electrical engineering", MATE-4'95, Lodz, Poland, 1995; 8 Всероссийской научно-технической конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления". Нижний Новгород, 1996; III International conference "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-3). Novgorod, Russia, 1996; 2 Всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерений физических величин". Нижний Новгород, 1997; 4 Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники", Таганрог, 1997; 3 Всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерений физических величин", Нижний Новгород, 1998; Международной научной сессии, посвященной. Дню Радио, Москва, 1999; XX Международной конференции «Релаксационные явления в твердых телах» Воронеж, 1999; IV International conference "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-4). Novgorod, 2001; Annual APS March Meeting 2002, Indianapolis, USA; Четвертой Всероссийской научной internet-конференции "Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках" (КММ-4), Тамбов, 2002; IV Международная научно-технической конференции «Электроника и информатика», Зеленоград, 2002; Международной конференции по физике электронных материалов (ФИЭМ'02), Калуга, 2002; Annual APS March Meeting 2003, Austin, USA; V International conference "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-5). Sudak, Ukraine, 2003; Annual APS March Meeting 2004, Montreal, Canada.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 57 работ, из них в ведущих отечественных и зарубежных изданиях 27.

Личный вклад автора диссертационной работы заключается в том, что им были поставлены основные цели и задачи, выработаны методы исследований композиционных материалов, предложены теоретические модели и получены основные научные результаты. Во всех опубликованных в соавторстве работах в части, касающейся моделирования, расчетов и анализа экспериментальных результатов, участие автора было определяющим. Обобщение результатов также выполнено автором.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников. Общий объем диссертации 186 страниц, в

том числе 69 рисунков и 4 таблицы. Список литературы состоит из 128 названий.

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации. Формулируется цель работы и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность работы, положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Магнитоэлектрическое взаимодействие в магнито-упорядоченных материалах (обзор)

Глава носит обзорный характер. В начале дается определение МЭ эффекта: МЭ эффект заключается в индуцировании электрической поляризации в материале во внешнем магнитном поле или в появлении намагниченности во внешнем электрическом поле:

где P¡ -электрическая поляризация, M¡ - намагниченность, Ej и Hj -электрическое и магнитное поля, ау - МЭ восприимчивость, fx0 - магнитная постоянная. Далее дается краткий обзор литературы по МЭ взаимодействию в кристаллах. Отмечается, что к настоящему времени изучено большое количество монокристаллических МЭ материалов [1-4]. Общим для этих материалов является то, что МЭ эффект наблюдается в большинстве из них при температурах, значительно ниже комнатной. Это связано с низкими температурами Нееля или Кюри для этих материалов. МЭ коэффициенты обращаются в нуль, как только температура приближается к точке перехода в неупорядоченное состояние. Кроме того, монокристаллические материалы характеризуются малыми значениями МЭ коэффициентов, величина которых недостаточна для практического использования этих материалов. В значительной степени от указанных недостатков свободны композиционные материалы на основе ферритов и пьезоэлектриков [5-7].

В главе анализируются основные особенности МЭ взаимодействия в композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах, приводится обзор литературы по МЭ эффекту в композитах. Отмечается, что впервые исследование МЭ эффекта в слоистых и объемных композитах состава феррит-пьезоэлектрик в диапазоне СВЧ проведено авторским коллективом при участии автора данной диссертационной работы. Проведенный обзор литературы показал, что адекватные модели МЭ эффекта в композитах к началу работы по теме диссертации отсутствовали. Далее уточняются

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

P¡ -- a¡jHj,

Mi = aj./fío Ej,

(1) (2)

задачи исследований, обосновывается выбор материалов для исследований и методы исследований.

Глава 2. Магнитоэлектрический эффект в слоистых композиционных материалах

Ряд трудностей, свойственных объемным композитам, могут быть преодолены в слоистых структурах. МЭ эффект в слоистых композитах должен быть значительно большим благодаря (1) отсутствию тока утечки, (2) легкости поляризации и усилению пьезоэлектрического эффекта. В данной работе представлена обобщенная модель МЭ эффекта в слоистых феррит-пьезоэлектрических материалах, при этом используется метод эффективной среды.

Для пьезоэлектрической и ферритовой фаз записываются обобщенный закон Гука и материальные уравнения:

pSi = psijpTj + 4iPEk,

pDk = 4¡pTi + peknpEn, (3)

mS¡ = ms¡jmTj + mqkimHk,

mTJ _ m m"p , m гатт

bk~ qki M+ Hfai

где Sj-компоненты тензоров деформаций; Ek —компоненты вектора напряженности электрического поля; Нп - компоненты вектора напряженности магнитного поля, - компоненты вектора электрического смещения; Вк - компоненты вектора магнитной индукции, Tj~ компоненты тензора напряжений; s¡j —коэффициенты податливости; dk¡ — пьезоэлектрические модули; ekn —тензор диэлектрической проницаемости, qk¡ —пьезомагнитные модули; —тензор магнитной проницаемости. В (3) индекс р относится к пьезоэлектрической фазе, индекс т - к пьезомагнитной. Затем композит рассматривается как однородный материал, для которого справедливы соотношения:

Si = s1jTj + dkiEk+qkiHk,

Dk = dkiTj + еьД, + ctteHn, (4)

Bk = qiciT¡ + afa,En + jj^Hn,

где - средние значения деформаций, напряжений,

электрического и магнитного полей, электрической и магнитной индукций, которые связаны между собой эффективными параметрами, - МЭ восприимчивость.

Пусть образец поляризован по нормали к плоскостям контактов (ось 3). Постоянное и переменное магнитное поле может быть направлено или вдоль той же оси (продольная ориентация полей) или перпендикулярно к направлению поляризации, вдоль оси X (поперечная ориентация полей). В качестве примера на рис. 1 приведено схематическое изображение двухслойной структуры для продольной ориентации полей. Совместное решение уравнений (3)-(4) с учетом уравнений эластостатики,

электростатики а магнитостатики позволяет найти параметры композита, включая МЭ восприимчивость.

эективные

Рисунок 1 - Схематическое изображение двухслойной структуры. Продольная ориентация полей: направление поляризации Р, переменное электрическое поле Е, постоянное Но и переменное Н магнитные поля

параллельны оси 3

В работе получены выражения для эффективных параметров для продольной, поперечной и продольной в плоскости образца (Р//Е//Н//Но//1) ориентации полей. Рассмотрены свободные от механических напряжений и зажатые вдоль оси 3 образцы. В качестве примера ниже приведена формула для поперечной МЭ восприимчивости

а - (5)

31 (у-1)('*„+%)-*»<%+%)

где v — объемная доля пьезоэлектрической фазы, к — параметр межслоевой связи (к = О в случае отсутствия трения на границе раздела и к =1 при идеальной механической связи слоев).

Че и мВ/А аЕ т. мВ/А

300 250 200 150 100 SO 0

Рисунок 2 - Концентрационная зависимость продольного (а) и поперечного (Ь) МЭ коэффициентов по напряжению композита состава феррит никеля -ЦТС для свободного (1) и абсолютно зажатого (2) образцов

На рис. 2 приведена концентрационнвя зависимость МЭ коэффициента по напряжения Ое^—Ез/Нз и <Хе>т=Ез/Н1 для слоистого композита состава феррит никеля - ЦТС. Рисунок иллюстрирует влияние зажатия образца на МЭ эффект. Сравнение расчетных и экспериментальных данных приведено на рис. 3.

нет. МВ/А 500

400

300

200

100

0

О 0.2 0.4 0.6 0.8 1

V

Рисунок 3 - Концентрационная зависимость поперечного МЭ коэффициента по напряжению композита состава феррит никеля — ЦТС: сплошная линия—теория, точки—эксперимент

Использование предложенной модели позволило впервые адекватно описать МЭ эффект в слоистых композитах составов феррит кобальта -титанат бария, феррит кобальта — ЦТС, феррит никеля — ЦТС, лантан-стронциевый манганит — ЦТС.

Глава 3. Магнитоэлектрический эффект в объемных композиционных материалах

В данной главе исследуется поведение эффективных параметров объемных двухфазных МЭ композитов, одним из компонентов которых является поляризованная сегнетокерамика, вторым могут выступать магнитострикционные материалы, в частности, ферриты. Для расчетов используется метод эффективной среды. Совместное решение уравнений (3)-(4) с учетом уравнений эластостатики, электростатики и магнитостатики позволило получить выражения для эффективных параметров кубической модели (рис. 4) композита. При этом рассмотрены композиты со связностью типа 3-0 и 0-3 [8]. Измеренные значения МЭ коэффициента оказались значительно меньше расчетных. Это объясняется зажатием зерен компонент реальных феррит-пьезоэлектрических смесей со

стороны окружающих элементов. Учет зажатия зерен композита со стороны окружающих ячеек позволил впервые адекватно описать МЭ эффект в объемных композитах (рис. 5).

Рисунок 4 - Кубическая модель МЭ композита со связностью 3-0: 1 - феррит; 2,3,4 — пьезоэлектрик; 5— электрод.

Рисунок 5 — МЭ эффект в объемном композите состава феррит никеля ■

ЦТС

Глава 4. Дисперсия магнитоэлектрической восприимчивости феррит-пьезоэлектрических композитов

В данной главе рассмотрена низкочастотная релаксационная дисперсия МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, а также дисперсия МЭ параметров в области электромеханического резонанса.

Полученные выше расчетные соотношения для эффективных параметров материала не учитывают их частотную зависимость. В то же время в таких структурах возникает объемно-зарядная поляризация,

обусловленная накоплением электрических зарядов на границах раздела компонент композита. Поэтому приведенные выше расчетные формулы справедливы в сравнительно высокочастотной области, когда миграционная поляризация не успевает устанавливаться. В данном разделе проводится анализ максвелл-вагнеровской релаксации эффективных параметров слоистых и объемных феррит-пьезоэлектрических композиционных материалов. В качестве примера рассмотрим релаксацию МЭ параметров слоистого композита. При этом в уравнениях (3)-(4) с учетом конечной электрической проводимости компонент необходимо использовать комплексные диэлектрические проницаемости компонент. ре33=ре-1ру/0,

теп=те-1тГМ (6)

где ру и ту - проводимости фаз, а - круговая частота, величина которой много меньше частоты электромеханического резонанса. Общий характер частотной зависимости магнитоэлектрической восприимчивости удовлетворяет формулам Дебая

ап=а'13-1а"13, (7)

а'¡1 = а13,Х1+ Ла13/(1+а/ т„); аИ13 = Ла,3а та/(1+а? гД где Ла13= а,30 - а/3х,- сила релаксации, а,30 и а13со- статическая (при а 0) и высокочастотная (при а <х>) МЭ восприимчивости, та - время релаксации. Параметры релаксации могут быть найдены из решений уравнений (3)-(4) с учетом (6):

тГУк(1-у)Гч,2+тЧ1,)Чз1

&130--.

[ру(1 - V) + туу] [Гз,2+ тз„) V +е.ь2+рзИ)(1-у)]

т£кура31(1-у)Сч12+тчи) _

а13„---—--—,

[V °'е +ре(1 - ШС*п +т*п) V +(%2+ ] - 2(1-у)2

тЕУ+ре(1-у) 2 к (1-у)2рс132

туу+"у(1-у) [V + ^п+рх12)(1 - у)][туу+р^1-у)]

Гигантская релаксация МЭ восприимчивости представлена на рис. 6. При ру/"у «V «1 статическая МЭ восприимчивость приближается к предельно достижимому значению, равному ("д/2+ тЦп) Рс13!/С£// + + Максимальное значение низкочастотной МЭ восприимчивости композита

состава феррит никеля - ЦТС составляет 0.94-10" 8 с/м и превосходит значение этого параметра для известных материалов. Большая величина статической МЭ восприимчивости обусловлена большой величиной электрического поля в пьезоэлектрической компоненте при ее малой

толщине и значительной проводимостью ферритового слоя, а также большими внутренними механическими напряжениями.

Релаксация МЭ коэффициента по напряжению слоистых композитов описывается формулами, аналогичными (7). В отличие от МЭ восприимчивости действительная часть МЭ коэффициента растет с частотой, т.е. имеет место обратная релаксация (рис. 7). Глубина релаксации максимальна при v ~ 0.5. Частота релаксации слабо зависит от объемных фракций компонент и лежит в инфразвуковом диапазоне.

ап. 10" 1.0

с/м

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

0.01

Г\

\ у/1

Лч/2

г

4 - -

0.1

10

100

1000

10000 f, Гц

Рисунок 6 - Частотная зависимость действительной (1,3) и мнимой (2,4) частей магнитоэлектрической восприимчивости слоистого композита состава феррит никеля - ЦТС: 1,2- v=0.001, 3,4- v=0.9

Таким образом, в композиционном феррит-пьезоэлектрическом материале наблюдается гигантская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, которая для коэффициента по напряжению является обратной, а для восприимчивости может быть как нормальной, так и обратной. Время релаксации и релаксационную частоту МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению можно в широких пределах изменять варьированием объемной доли компонент композита, а также путем изменения свойств компонент композита.

Рисунок 7 - Частотная зависимость действительной части МЭ коэффициента по напряжению слоистого композита состава феррит

никеля-ЦТС: l-v=0.1,2-v=0.5,3-v=0.9.

В феррит-пьезоэлектрических композитах МЭ эффект связан с механическим взаимодействием подсистем, поэтому в области электромеханического резонанса (ЭМР) будет наблюдаться значительное усиление МЭ взаимодействия. В случае поперечной ориентации полей формула Лорентца для наиболее низкочастотного типа из этих колебаний, т.е. волны, распространяющейся вдоль осиХ, имеет вид:

cc¡3~a'¡3-ia"¡3 = а/3я>+ Ла,3 /[1- (új/oj0)2+ir(а/со0)], (8) где Aai3= ano - ai3®, сизо и ai3<B - низкочастотная (при со -> 0) и высокочастотная (при ш —> оо) МЭ восприимчивости, - резонансная частота эквивалентного осциллятора, Г - относительное затухание. При этом есть МЭ восприимчивость свободного в направлении

распространения колебаний образца, а - МЭ восприимчивость

зажатого образца. Параметры, входящие в (8), могут быть найдены из решения уравнений (3)-(4) с учетом уравнений эластодинамики, электростатики и магнитостатики. В качестве примера на рис. 8 приведена частотная зависимость МЭ коэффициента по напряжению.

Величина МЭ коэффициента по напряжению в области электромеханического резонанса более чем на порядок превосходит его низкочастотное значение. При этом МЭ коэффициент по напряжению для многослойного композита на основе никелевой шпинели и ЦТС достигает

величины более 5 В/А. Это открывает возможность практического использования этого эффекта, которое до сих пор сдерживалось малым значением МЭ коэффициента.

Рис. 8 - Частотная зависимость МЭ коэффициента по напряжению для композита феррит никеля -ЦТС при поперечной ориентации полей: сплошная линия - теория, точки - эксперимент

Глава 5. Магнитоэлектрический эффект в феррит-пьезоэлектрических композитах в области магнитного резонанса

Большинство известных работ по МЭ композитам посвящены теоретическому моделированию и экспериментальным исследованиям эффекта на низких частотах (10 Гц - 10 кГц). [1-4]. Между тем МЭ композиты являются перспективными для применения в диапазоне СВЧ. В диапазоне СВЧ МЭ эффект проявляется в виде изменения магнитной восприимчивости во внешнем электрическом поле. Измерение смещения линии ферромагнитного резонанса при приложении электрического поля легко выполнить для слоистых феррит-пьезоэлектрических структур.

В данной работе развивается теоретическая модель многослойного МЭ композита в СВЧ диапазоне. Представленная феноменологическая теория основана на том, что магнитная восприимчивость является функцией деформации, и что эта зависимость определяется пьезоэлектрическими и магнитоупругими константами

пьезоэлектрической и магнитострикционной фаз соответственно. Решение

линеаризованного уравнения движения вектора намагниченности с использованием метода эффективных размагничивающих факторов позволяет найти изменение магнитной восприимчивости во внешнем электрическом поле. При этом учет МЭ взаимодействия приводит к дополнительному эффективному полю. Сдвиг резонансного магнитного поля определяется формулой ЗНЕ= АЕЪ, где МЭ константа А вычислена на основе решения уравнений (3)-(4)

здесь е^у , 'сук "с^ пьезоэлектрические коэффициенты, тензор упругости пьезоэлектрической и ферритовой фаз, - константа магнитострикции. Зависимость магнитной восприимчивости композита на основе поликристаллических ферритов от внешнего электрического поля носит резонансный характер (рис. 9). Ширина резонансной линии в единицах электрического поля обратно пропорциональна МЭ константе. Использование электрической развертки представляет интерес для возможных применений композитов в приборах твердотельной электроники. При этом применение электрической развертки позволит упростить конструкцию магнитной системы, поскольку для перестройки частоты магнитного резонанса может быть использован источник напряжения. При максимальной величине электрического поля 300 кВ/см можно обеспечить диапазон перестройки гиромагнитного резонатора 925 МГц для структуры феррит никеля - ЦТС и 60 МГц для структуры ЖИГ -ЦТС.

Структура феррит никеля-ЦТС имеет более узкую резонансную линию по сравнению со структурой ЖИГ-ЦТС. Имеются практические трудности в наблюдении явления, показанного на рис. 9. Измерения на образцах объемных композитов состава 90 % ЖИГ - 10 % ЦТС показали слабое МЭ взаимодействие из-за низкой концентрации ЦТС, но когда концентрация ЦТС увеличивалась, уширение линии ФМР маскировало эффект электрического поля. Такое уширение линий, однако, может быть легко устранено в слоистой структуре при использовании монокристаллических пленок ЖИГ. Сдвиг резонансного магнитного поля в электрическом поле композита состава ЖИГ - PMN-PT иллюстрирует рис. 10.

(9)

Рисунок 9 - Зависимость мнимой части магнитной восприимчивости слоистой структуры на частоте 9.3 ГГц от напряженности электрического поля: 1 - феррит лития - ЦТС, 2 - феррит никеля - ЦТС, 3 - ЖИГ - ЦТС

Рисунок 10 - Сдвиг резонансного магнитного поля в электрическом поле Е = 8 кВ/см как функция отношения объемов ЖИГ иРМЫ-РТ: 1 - Н//[111], 2 - Н//[011]. Точки - эксперимент, линия - теория

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что для получения максимального МЭ эффекта объемная доля пьезоэлектрической фазы должна быть достаточно высока. Также необходимо использовать пьезоэлектрическую компоненту с большим пьезоэлектрическим

коэффициентом, а магнитострикционную компоненту с малой намагниченностью насыщения и высокой магнитострикцией. Использование электрического поля с частотой ЭМР позволяет снизить напряженность электрического поля. Для достижения такого же смещения резонансной линии в электрическом поле с частотой ЭМР, как и в постоянном электрическом поле, требуемая напряженность электрического поля уменьшается приблизительно в 100 раз.

Совместное решение уравнений движения фаз композита и уравнения движения намагниченности ферритовой фазы позволило получить выражение для МЭ коэффициента по напряжению в области магнитоакустического резонанса. Обнаружена резонансная зависимость МЭ коэффициента по напряжению композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов при совпадении частот электромеханического резонанса и однородной прецессии намагниченности ферритовой фазы. Расчетное резонансное значение МЭ коэффициента составляет 80 В/А.

Глава 6. Применение композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов

Композиционные феррит-пьезоэлектрические материалы, обладающие МЭ эффектом, могут найти применение в научных исследованиях. Достоинством композиционных материалов является то, что температурная зависимость МЭ эффекта композиционных материалов может быть использована для определения температуры Кюри сегнетоэлектрической фазы. Кроме того, структура тензора МЭ восприимчивости может быть использована при уточнении симметрии кристаллических структур фаз слоистого композита. Измеренные значения МЭ параметров могут быть использованы при определении таких параметров исходных компонент композита, как коэффициенты жесткости, податливости, пьезоэлектрические коэффициенты, диэлектрическая и магнитная проницаемости, пьезомагнитные модули. Параметры максвелл-вагнеровской релаксации и резонансной дисперсии МЭ параметров также могут быть использованы для уточнения таких параметров фаз, как электрическая проводимость, диэлектрическая проницаемость и т.п.

Предложен метод наблюдения магнитного резонанса с применением электрической развертки при использовании слоистого композиционного материала, в котором одной из компонент является исследуемый феррит. Указанный метод наблюдения ферромагнитного резонанса во внешнем постоянном электрическом поле основан на эффекте изменения частоты магнитного резонанса при воздействии на образец внешнего постоянного электрического поля. При этом система магнитной развертки может быть

упрощена или исключена, а для перестройки частоты магнитного резонанса используется источник напряжения.

Перспективной областью применения МЭ взаимодействия является создание СВЧ устройств на его основе. В частности, сдвиг линий магнитного резонанса под действием электрического поля, может быть использован для построения электрически управляемых модуляторов, переключателей, фильтров, датчиков мощности, фазовращателей и невзаимных устройств (вентилей, циркуляторов). В работе установлено, (глава 5), что наблюдаемая величина сдвига резонансного магнитного поля для слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ — монокристаллический РМК-РТ, равная 3200 А/м в постоянном электрическом поле 8 кВ/см позволяет реализовать перечисленные выше преимущества устройств на МЭ композитах. Резонансная частота гиромагнитного резонатора, изготовленного из слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ — монокристаллический РМК-РТ, позволяет реализовать электрическую перестройку резонансной частоты на величину, значительно превышающую ширину линии магнитного резонанса.

Объемные композиционные феррит-сегнетоэлектрические материалы могут быть использованы при разработке многофункциональных электронных компонент. Такие компоненты должны обладать высокими значениями магнитной и диэлектрической проницаемостей, но при этом, для обеспечения электромагнитной совместимости, необходимо исключить взаимное влияние магнитных и электрических свойств. Основная трудность при создании необходимого материала для подложек (плат приборов) состоит в существенном ослаблении магнитоэлектрического взаимодействия, то есть взаимодействия между магнитной и электрической подсистемами композиционного материала. Для решения данной проблемы — создания композиционного материала с высокими значениями диэлектрической и магнитной проницаемостей и малой константой МЭ взаимодействия -наиболее подходят композиты, состоящих из сложных ферритов-шпинелей и сегнетоэлектрического титаната бария/стронция.

Предложенные в п. п. 2, 3, 4 модели были разработаны для определения эффективных параметров композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов. Однако эти модели могут быть использованы и при расчете эффективных параметров композитов других составов. При этом требуется только внести соответствующие изменения в материальные уравнения, используемые в предложенных моделях. Например, при расчете параметров сегнетокерамики, содержащей воздушные поры и посторонние включения, вместо материальных

уравнений для магнитострикционной фазы следует использовать материальные уравнения, характеризующие свойства включений. При этом предложенные в данной работе теоретические модели позволяют определить эффективные механические (жесткость, податливость), электрические (диэлектрическая проницаемость, пьезоэлектрические коэффициенты, коэффициенты электромагнитной связи, проводимость), магнитные параметры и их зависимость от свойств исходных компонент. Оценки этих параметров могут быть использованы при анализе свойств композитов, а также при проектировании электронных компонент

В заключении сформулированы выводы и основные результаты, полученные в данной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Построена теоретическая модель низкочастотного МЭ эффекта в слоистых композитах на основе магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов. Для описания физических свойств композита вводятся эффективные параметры. Получены выражения для МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций параметра межслоевой связи и объемных фракций. Рассмотрены случаи продольной, поперечной и продольной в плоскости образца ориентации магнитных и электрического полей. Использование предложенной модели позволило адекватно описать МЭ эффект в композитах составов феррит кобальта — титанат бария, феррит кобальта - ЦТС, феррит никеля — ЦТС, лантан-стронциевый манганит - ЦТС. Показано, что МЭ эффект в системах феррит - ЦТС максимален при поперечной ориентации магнитного и электрического полей.

2 Построена теоретическая модель низкочастотного МЭ эффекта в объемных композитах на основе магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов. Для описания физических свойств композита используется метод эффективных параметров. Проведен расчет эффективных диэлектрической и магнитной проницаемостей, пьезоэлектрических, пьезомагнитных модулей, МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций объемных долей и параметров компонент. Рассмотрены композиты со связностью типа 3-0- и 0-3. Наибольшая величина МЭ коэффициента имеет место для свободного образца композита со связностью 3-0 при продольной ориентации магнитного и электрического полей. При этом максимум МЭ коэффициента соответствует объемной доле сегнетоэлектрика 0.11, а максимум МЭ восприимчивости - 0,6. Максимум МЭ эффекта для связности 0-3 соответствует объемной доле сегнетоэлектрика 0.4, а

максимум МЭ восприимчивости - 0,1. При поперечной ориентации магнитного и электрического полей МЭ эффект уменьшается в 2 - 3.5 раза по сравнению с продольной ориентацией. Установлено, что зажатие образца объемного феррит-пьезоэлектрического материала способствует уменьшению МЭ коэффициентов. Учет зажатия зерен композита со стороны окружающих ячеек позволяет адекватно описать МЭ эффект в объемных композитах. Показано, что объемные композиционные феррит-сегнетоэлектрические материалы могут быть использованы при разработке, многофункциональных электронных компонент.

3 В композиционном слоистом феррит-пьезоэлектрическом материале обнаружена максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, которая имеет дебаевский характер и для МЭ восприимчивости является нормальной, а для МЭ коэффициента по напряжению - обратной. В композиционном объемном феррит-пьезоэлектрическом материале обнаружена максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, которая для МЭ коэффициента по напряжению является обратной, а для МЭ восприимчивости может быть как нормальной, так и обратной. Показано, что глубину максвелл-вагнеровской релаксации МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, а также время релаксации и релаксационную частоту МЭ восприимчивости композита можно в широких пределах изменять варьированием объемной доли компонент композита, а также путем изменения свойств компонент, композита. Максимальное значение низкочастотной МЭ восприимчивости композита состава феррит никеля - ЦТС составляет 0.94-10-8 с/м и превосходит значение этого параметра для известных материалов.

4 Показано, что в области электромеханического резонанса наблюдается резонансная зависимость МЭ восприимчивости композиционного феррит-пьезоэлектрического материала. Наибольшую величину МЭ восприимчивости в области резонанса упругих волн в плоскости образца слоистого композита можно получить при использовании образца в форме квадратной пластинки.

5 Представлен анализ МЭ эффекта в области магнитного резонанса для двухслойной феррит-пьезоэлектрической структуры. Показано, что сильный МЭ эффект в диапазоне СВЧ наблюдается в композитах на основе магнитной фазы, которая имеет большую магнитострикцию и малую намагниченность насыщения. Наблюдаемая величина сдвига резонансного магнитного поля для слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ - монокристаллический РМ^РТ, равная 3200 А/м в постоянном электрическом поле 8 кВ/см при ширине линии ФМР 320 А/м позволяет рекомендовать композит указанного состава для

создания электрически перестраиваемых устройств твердотельной электроники. Резонансная частота гиромагнитного резонатора, изготовленного из слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ - монокристаллический PMN-PT, позволяет реализовать электрическую перестройку резонансной частоты на величину, значительно превышающую ширину линии магнитного резонанса.

6 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения описать влияние постоянного электрического поля на магнитную восприимчивость композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала. Обнаружена резонансная зависимость высокочастотной магнитной восприимчивости композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов от постоянного электрического поля, обусловленная изменением энергии магнитной анизотропии во внешнем электрическом поле.

7 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения определить МЭ коэффициент по напряжению композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов в области магнитоакустического резонанса. Обнаружена резонансная зависимость МЭ коэффициента по напряжению композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала в области перекрытия линий механического и магнитного резонансов.

8 Предложен метод наблюдения ферромагнитного резонанса во внешнем постоянном электрическом поле в материале, обладающем МЭ взаимодействием. Метод основан на эффекте изменения частоты магнитного резонанса при воздействии на образец внешнего постоянного электрического поля. При этом система магнитной развертки может быть упрощена или исключена, а для перестройки частоты магнитного резонанса используется источник напряжения.

9 Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита для получения наибольшей величины МЭ параметров. Построенные модели релаксационных явлений в композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах могут быть использованы при выборе частотных диапазонов, в которых МЭ параметры максимальны. Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита и их параметры для получения наименьшей величины МЭ взаимодействия, если связь между магнитными и электрическими характеристиками нежелательна.

10 Для получения максимального низкочастотного МЭ эффекта полученные результаты позволяют рекомендовать создание матричной

структуры пьезоэлектрик - феррит со связностью типа 3-0, при этом следует использовать компоненты с максимально возможными пьезоэлектрическим и пьезомагнитным модулями. Для получения максимального сдвига линии магнитного резонанса, нормированного к ширине линии, при воздействии на образец внешнего электрического поля рекомендуется использовать слоистые структуры на основе монокристаллических ферритовых пленок, обладающие узкой линией ФМР и большими константами магнитострикции. При этом пьезоэлектрическая компонента должна иметь большой пьезоэлектрический модуль и толщину, значительно пресыщающую толщину ферритовой компоненты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа представляет собой обобщение теоретических и экспериментальных исследований при решении важной научно-технической задачи физики конденсированного состояния по поиску и исследованию магнитоэлектрических свойств композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов с заданной величиной магнитоэлектрического взаимодействия, достаточной для применения их в устройствах твердотельной электроники. Результатом обобщения являются предложения по использованию композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов в качестве гиромагнитных резонаторов, методик определения эффективных параметров композиционных материалов и рекомендации по созданию новых материалов с заданным МЭ взаимодействием.

Цитируемая литература

1. Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals / Eds. A. J Freeman, H. Schmid. London. N.-J. Paris: Gordon and Breach, 1975. 228 p.

2. Proceedings of the 2nd International Conference on Magnetoelectnc Interaction Phenomena in Crystals (MEIPIC-2, Ascona) / Eds. H. Schmid, A. Janner, H. Grimmer, J.-P. Rivera, Z.-G. Ye // Ferroelectrics. 1993. V. 161-162. 748 P.

3. Proceedings of the 3rd International Conference on Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals (MEIPIC-3, Novgorod) / Ed. M. Bichurin // Ferroelectrics 1997. V. 204. 355 P.

4. Proceedings of the Fourth Conference on Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals (MEIPIC-4, Veliky Novgorod) / Ed. M. Bichurin // Ferroelectrics 2002. V. 279-280.384 P.

5. An Tn Situ Grown Eutectic Magnetoelectric Composite Materials: Part I / Van den Boomgard J., Terrell D.R., Born RAJ. and Giller H.F.J.I. // J. Mater. Sci., 1974, V. 9, p. 1705-1710.

6. Van Run A.M.J.G., Terrell D.R. and Scholing G.H. An In Situ Grown Eutectic Magnetoelectric Composite Materials: Part II // J. Mater. Sci., 1974, V. 9, p. 1710-1715.

7. Van den Boomgard J., Van Run A.M.J.G. and Van Suchtelen J. Magnetoelectricity in Piezoelectric-magnetostrictive Composites // Ferroelectrics, 1976, V. 10, p. 295-299.

8.Newnham R.E., Skinner D.P and Cross. L.E. Connectivity and Piezoelectric-Pyroelectric Composites // Mat. Res. Bull., 1978, V. 13, p. 525536.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах

1. Магнитоэлектрические материалы. Физические свойства на сверхвысоких частотах / М.И. Бичурин, В.М. Петров, Н.Н. Фомич, Яковлев Ю.М. // Обзоры по электронной технике. Сер. 6,1985. Вып. 2 (1113). 80 с.

2. Резонансный магнитоэлектрический эффект в композиционных материалах / Бичурин М. И., Дидковская О. С, Петров В. М., Софроньев С. Э. // Изв. вузов. Сер. Физика. 1985, № 1, с. 121 - 122.

3. Бичурин М.И., Петров В.М. Влияние электрического поля на спектр антиферромагнитного резонанса в борате железа // ФТТ, 1987, т.29, №8,с.2509-2510.

4. Бичурин М.И., Петров В.М. Магнитный резонанс в слоистых феррит-сегнетоэлектрических структурах // ЖТФ, 1988, т.58, № 11, с.2277-2278.

5. Бичурин М.И., Петров В.М., Фомич Н.Н. Магнитоэлектрическая восприимчивость ферримагнетиков в диапазоне СВЧ и методы измерений // Сегнетомагнитные вещества. М.: Наука. 1990. С. 67-79.

6.. Магнитоэлектрические материалы: особенности технологии и перспективы применения / Бичурин М. И., Веневцев Ю. Н., Петров В.М. и др. // Сегнетомагнитные вещества. М.: Наука. 1990. С. 118 -133.

7. Bichurin M.I., Petrov V.M. Composite magnetoelectrics: their microwave properties // Ferroelectrics, 1994, v.162, p.33-35.

8. Bichurin M.I., Petrov V.M., Kornev I.A. A method for the study of magnetoelectric properties of composite materials // Abstracts of Int. Symp. "Ferropiezoelectric mater, and their appl.", Moscow, Russia 1994, p.31.

9. Бичурин М.И., Петров В.М. Методика исследования магнитоэлектрических свойств композиционных материалов // Тез. I Объедин. конф. по магнитоэлектронике, ИРЭ РАН, М. 1995, с.125.

10. Бичурин М.И., Петров В.М., Корнев И.А Магнитный резонанс в магнитоэлектрических композиционных материалах // Тез. I Объедин. конф. по магнитоэлектронике, ИРЭ РАН, М. 1995, с. 123.

11. Petrov V. М., Bichurin M. I. Magnetic resonance in magnetoelectric composite materials //Abstracts of Int. Conf. "New materials and technology in electrical engineering", Lodz, Poland, 1995, p. 136-137.

12. Bichurin M. I., Petrov V. M. Influence of external electric field on magnetic resonance frequency in magnetic ferroelectrics // Ferroelectrics, 1995, v.167, p. 147-150.

13. Магнитоэлектрические управляющие СВЧ устройства / Бичурин М.И., Петров В.М., Петров Р.В. и др. // Тез. VII Всероссийской науч.-техн. конф. "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления", 1995, т.2, с.270.

14. Бичурин М.И., Петров В.М., Корнев И.А. Магнитоэлектрические свойства композиционных материалов // Вестник НовГУ, сер. Естеств. и техн. науки, 1996, № 3, с. 3-7.

15. Bichurin M.I., Petrov V.M., Kornev LA. Magnetic resonance in composite magnetoelectrics //Abstracts of Int. conf. "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-3), Novgorod, Russia, 1996, p.31.

16. Бичурин М.И., Петров В.М., Килиба Ю.В. Магнитная релаксация в композиционных магнитоэлектрических материалах в области магнитного резонанса // Труды 4 Всерос. НТК "Акт. пробл. твердотельной электроники и микроэлектроники", Таганрог, ТрГУ, 1997, с.43-44.

17. Бичурин М.И., Петров В.М., Корнев И.А. Релаксационные процессы в композиционных сегнетомагнетиках в области магнитного резонанса // Вестник НовГУ, сер. Естеств. и техн. науки, 1997, № 5, с. 3-5.

18. Bichurin M.I., Petrov V.M., Kornev LA. Investigation of magnetoelectric interaction in composite //Ferroelectrics, 1997, v. 204, p. 289297.

19. Измерение магнитоэлектрической восприимчивости на СВЧ методом электродипольных переходов / Бичурин М.И., Петров В.М., Килиба Ю.В. и др. // Тез. докл. III Всероссийской науч.-техн. конф «Методы и средства измерений физических величин» ч.1, Н.Новгород, НГТУ, 1998. с 37.

20. Бичурин М.И., Петров В.М. Магнитоэлектрические материалы на сверхвысоких частотах / НовГУ им. Ярослава Мудрого. - Новгород, 1998, -154 с.

21. Петров В.М., Бичурин М.И., Морозов B.C. Экспертная система для анализа магнитоэлектрических материалов // Тез. докл. Межд. научн. сессии, посвящ. Дню Радио. М., 1999, с. 42.

22. Петров В.М. Экспертная система для анализа магнитоэлектрических материалов // Вестник НовГУ: сер. Естественные и технические науки, 1999, вып. 13, с. 122-123.

23. Researches and application ofmagnetoelectric materials / Bichurin M.I., Filippov.D.A., Petrov V.M. et al. //http://axis.novsu.ac.ru/uni/scpapers. 1999.

24. Релаксационные явления в магнитоэлектрической керамике / Бичурин М.И., Корнев И.А., Петров В.М. и др. // Труды. XX Межд. конф. «Релаксационные явления в твердых телах» Воронеж, 1999. С. 47-50.

25. Frequency Dependence of High Frequency Magnetic and Electrical Parameters in Bulk Composites / Mantese J.V., Micheli A.I., Bichurin M.I., Petrov V.M. // Abstracts of conf. "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-4), Veliky Novgorod, Russia, 2001, p.78-79.

26. Theory of magnetoelectric effects at microwave frequencies in a piezoelectric/magnetostrictive multilayer composite / Bichurin M.I., Kornev I.A., Petrov V.M. et al. //Phys. Rev. B, 2001, v. 64, p. 094409 (1-б).

27. Magnetic and Magnetoelectric Susceptibilities of a Ferroelectric-Ferromagnetic Composite at microwave Frequencies / Bichurin M.I., Petrov V.M., Kiliba Y.V. and Srinivasan G. // Phys. Rev. B, 2002, v. 66, p. 134404 (110).

28. Моделирование магнито-пьезоэлектрического и электро-пьезомагнитного эффектов в композиционных материалах / Бичурин М.И., Петров В.М., Филиппов Д.А., Srinivasan G // Материалы IV Всероссийской научной internet-конференции "Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках" (КММ-4)/ ТГУ, Тамбов, 2002, Вып. 15. С. 68-70.

29. Resonance Magnetoelectric Effect in Multilayer Composites / Bichurin M.I., Petrov V.M., Kornev I.A. et al. // Ferroelectrics, 2002, v. 280, p. 187-197.

30. Resonant and nonresonant magnetoelectric effects in multilayer composites at microwave frequencies / Bichurin M.I., Petrov V.M., Kiliba Yu.V., Srinivasan G. // Bull. Am. Phys. Soc. March Meeting, 2002, p. 771.

31. Electro dynamic Analysis of Strip Line on Magnetoelectric Substrate / Bichurin M.I., Petrov V.M., Petrov R.V. et al. // Ferroelectrics, 2002, v. 280, p. 203-209.

32. Magnetoelectric microwave devices / Bichurin M.I., Petrov V.M., Petrov R.V. et al. // Ferroelectrics, 2002, v. 280, p. 211-218.

33. Magnetoelectric Sensor of Magnetic Field/ Bichurin M.L, Petrov V.M., Petrov R.V. et al. // Ferroelectrics, 2002, v. 280, p. 199-202.

34. Композиционные магнитоэлектрические датчики магнитного поля / Бичурин М.И., Петров В.М., Srinivasan G., Килиба Ю.В. // IV Межд. НТК: Тез. докл. М: МИЭТ, 2002. Ч. 1. С. 329.

3 5. Композиционные магнитоэлектрические датчики СВЧ мощности / Бичурин М.И., Петров В.М., Srinivasan G., Килиба Ю.В. // IV межд. НТК: Тез. докл. М.: МИЭТ, 2002. Ч. 1. С. 330.

36. Bichurin M.I., Petrov V.M., Srinivasan G. Theory ofmagnetoelectric effects in multilayer composites // Bull. Am. Phys. Soc, 2002, p. 772.

37. Bichurin M. I., Petrov V. M. Srinivasan G. Theory of Magnetoelectric Effects in Ferromagnetic Ferroelectric layer Composites // J. Appl. Phys, 2002. V. 92, №.12, p. 7681-7683.

3 8. Магнито-пьезоэлектрический и электро-пьезомагнитный эффекты в композиционных материалах / Бичурин М. И., Филиппов Д. А., Петров В. М., Srinivasan G. // Физика электронных материалов: Материалы международной конференции 1-4 октября 2002 года, Калуга, Россия, С. 309.

39. Bichurin M.I.; Petrov V.M.; Srinivasan G. Theory oflow-frequency magnetoelectric in ferromagnetic-ferroelectric layered composites: Free and clamped samples // Bull. Am. Phys. Soc, 2003, p. 215.

40. Electromechanical resonance in multilayer and bulk magnetoelectric composites / Bichurin M.I., Filippov D.A., Petrov V.M. et al. // Abstracts oflnt. Conf "Magnetoelectric Interaction Phenomenain Crystals" (MEIPIC-5), Sudak, Ukraine, 21-24 September 2003, p. 14.

41. Magnetoelectric effects at piezoresonance in ferromagnetic-ferroelectric layered composites / Filippov DA; Bichurin M.I.; Petrov V.M.; Srinivasan G. // Bull. Am. Phys. Soc, 2003, P. 214.

42. Resonance magnetoelectric effects in layered magneto-strictive-piezoelectric composites / Bichurin M.I.; Filippov D.A.; Petrov V.M. et al. // Phys. Rev. B, 2003, v. 68, p. 132408 (1-4).

43. Bichurin M.I., Petrov V.M., Srinivasan G. Theory of low-frequency magnetoelectric coupling in magnetostrictive-piezoelectric bilayers // Phys. Rev. B, 2003, v. 68, p. 054402 (1-13).

44. Magnetoelectric effects in ferromagnetic/piezoelectric multilayer composites / Bichurin M.I., Srinivasan G., Hayes R., Petrov V.M. // Abstracts of Int. Conf "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-5), Sudak, Ukraine, 21-24 September 2003, p. 13.

45. Bichurin M.I.; PetrovV.M.; Srinivasan G. Theory oflow-frequency magnetoelectric in ferromagnetic-ferroelectric layered composites: Free and clamped samples // Bull. Am. Phys. Soc, 2003, p. 215.

46. Эффективные параметры двухслойного феррит-пьезоэлектрического композита / Петров В.М.; Бичурин М.И.; Татаренко

3 1

A.C.; Сринивасан Г. // Вестник НовГУ: сер. Технические науки, 2003, вып. 23, с. 20-23.

47. Modeling of magnetoelectric effects in ferromagnetic/piezoelectric bulk composites / Bichurin M.I., Petrov V.M., Laletin V.M. et al. // Abstracts ofbit Conf. "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-5), Sudak, Ukraine, 21-24 September 2003, p. 23.

48. Modeling of magnetoelectric effects in ferromagnetic/piezoelectric bulk composites / Petrov V.M., Bichurin M.I., Laletin V. M. et al. // Cond. Matt, abstract cond-mat/0401645,2004. http://arxiv.org/abs/cond-mat/0401645.

49. Magnetoelectric effects in ferromagnetic/piezoelectric multilayer composites / Srinivasan G., Bichurin M.I., Petrov V.M. et al. // Cond. Matt, abstract cond-mat/0401641,2004. P. 1-12. http://arxiv.org/abs/cond-mat/0401641.

50. Петров В. М., Бичурин М. И., Srinivasan G. Максвелл-вагнеровская релаксация в магнитоэлектрических композиционных материалах // Письма в ЖТФ, 2004, т. 30, вып. 8, с. 81-87.

51. Petrov V.M.; Bichurin M.I; Srinivasan G. Maxwell-Wagner relaxation in magnetoelectric composites // Bull. Am. Phys. Soc, 2004, V. 49, P. 535.

52. Гигантский магнитоэлектрический эффект в композиционных материалах в области электромеханического резонанса / Филиппов Д.А.; Бичурин М.И.; Петров В.М. и др. // Письма в ЖТФ, 2004, т. 30, вып.1, с. 15-20.

53. Theory of magnetoelectric effects in bulk ferromagnetic/piezoelectric composites / Laletin V.M., Paddubnaya N., Petrov V.M, Bichurin M.I. // Bull. Am. Phys. Soc, 2004, V. 49, P. 535.

54. Influence of constant and ac electric fields on ferromagnetic resonance in magnetoelectric composites / Bichurin M.I., Petrov V.M., Filippov D.A. and G. Srinivasan. // Bull. Am. Phys. Soc, 2004, V. 49, P. 535.

55. Magnetoacoustic resonance in magnetoelectric bilayers / Bichurin M. I., Filippov D. A., Petrov V. M., Srinivasan G. // Bull. Am. Phys. Soc, 2004, V. 49, P. 535.

56. Релаксация магнитоэлектрического эффекта в объемных композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах / Петров В .М., Нестеров В.А., Бичурин М.И. и др. // Сборник материалов III Межд. науч.-техн. конф. «Проблемы проектирования и производства радиоэлектронных средств». Новополоцк, Белоруссия, 26-28 мая 2004 г. Т. 2, с 192-195.

57. Петров В.М. Магнитоэлектрическая восприимчивость многослойного феррит-пьезоэлектрического композита // Вестник НовГУ: сер. Естественные и технические науки, 2004, вып. 26, с. 19-23.

»15154

РНБ Русский фонд

2005-4 12206

Изд. лиц. ЛР№ 020815 от21.09.98. Подписано в печать 23.06.2004. Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16. Гарнитура Times New Roman. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,8. Уч.-изд. л. 2. Тираж 100 экз. Заказ № 128. Издательско-полиграфический центр Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. 173003, Великий Новгород, ул. Б. Санкт-Петербургская, 41.

Отпечатано в ИПЦ НовГУ им. Ярослава Мудрого. 173003, Великий Новгород, ул. Б. Санкт-Петербургская, 41.

Введение.

1 Магнитоэлектрическое взаимодеЗствие в магнитоупорядоченных материалах (обзор).

1.1 Свойства композиционных материалов.

1.2 Магнитоэлектрические композиты.

1.3 Оценки магнитоэлектрических параметров композитов.

1.4 Выводы. Постановка задачи исследований.

2 Магнитоэлектрический эффект в слоистых композиционных материалах.

2.1 Модель и основные уравнения.

2.2 Магнитоэлектрический эффект в свободных образцах.

2.2.1 Продольный магнитоэлектрический эффект.

2.2.2 Поперечный магнитоэлектрический эффект.

2.2.3 Продольный в плоскости образца магнитоэлектрический эффект

2.3 Магнитоэлектрический эффект в зажатых образцах.

2.3.1 Продольный магнитоэлектрический эффект.

2.3.2 Поперечный магнитоэлектрический эффект.

2.3.3 Продольный в плоскости магнитоэлектрический эффект.

2.4 Магнитоэлектрический эффект в типичных многослойных структурах.

2.5 Экспериментальные данные.

2.6 Выводы.

3 Магнитоэлектрический эффект в объемных композиционных материалах.

3.1 Композит со связностью 3-0.

3.2 Композит со связностью 0-3.

3.3 Магнитоэлектрический эффект в зажатых образцах.

3.4 Экспериментальные результаты.

3.5 Выводы.

4 Дисперсия магнитоэлектрической восприимчивости феррит-пьезоэлектрических композитов.

4.1 Максвелл-вагнеровская релаксация в магнитоэлектрических композиционных материалах.

4.1.1 Слоистые композиты.

4.1.2 Объемные композиты.

4.2 Магнитоэлектрическая восприимчивость композиционных материалов в области электромеханического резонанса.

4.3 Экспериментальные результаты.

4.4 Выводы.

5 Магнитоэлектрический эффект в феррит-пьезоэлектрических композитах в области магнитного резонанса.

5.1 Двухслойная структура.

5.2 Общая теория: макроскопическая однородная модель.

5.3 Слоистый композит с монокристаллическими компонентами.

5.4 Сдвиг линии магнитного резонанса в электрическом поле с частотой электромеханического резонанса.

5.5 Магнитоэлектрический эффект в области магнитоакустического резонанса.

5.6 Выводы.

6 Применение композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов.

6.1 Определение физических параметров компонент композита.

6.2 Наблюдение ферромагнитного резонанса во внешнем электрическом поле

6.3 Электрически перестраиваемые устройства твердотельной электроники.

6.4 Многофункциональные компоненты.

6.5 Использование моделей композиционных материалов.

6.6 Выводы.

Магнитоэлектрический (МЭ) эффект проявляется в индуцировании электрической поляризации при воздействии на материал внешнего магнитного поля, или индуцировании намагниченности при воздействии на материал внешнего электрического поля. Экспериментальное открытие Д. Н. Астровым магнитоэлектрического эффекта стимулировало интенсивное изучение физических явлений, определяющих взаимосвязь диэлектрических и магнитных свойств материалов. Поиск и исследование новых МЭ материалов является актуальной задачей физики конденсированного состояния, особенно в связи с перспективами их практического использования. Наличие у этих материалов ряда важных для техники свойств делает их перспективными для создания устройств твердотельной электроники.

В настоящее время известно большое количество монокристаллических МЭ материалов. Однако, практическому использованию этих материалов в твердотельной электронике препятствует то, что МЭ эффект наблюдается в большинстве из них при температурах, значительно ниже комнатной. Это связано с низкими температурами Нееля или Кюри для этих материалов. МЭ коэффициенты обращаются в нуль, как только температура приближается к точке перехода в неупорядоченное состояние. Кроме того, монокристаллические материалы характеризуются малыми значениями МЭ коэффициентов, величина которых недостаточна для практического использования этих материалов. В связи с этим актуальной задачей является исследование композиционных материалов на основе пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов. Развитие технологии композиционных материалов способствует созданию различных типов структур, которые позволят преодолеть перечисленные выше трудности.

Целью настоящей работы является обобщение теоретических и экспериментальных исследований по поиску и изучению магнитоэлектрических свойств композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов с заданной величиной магнитоэлектрического взаимодействия, достаточной для применения их в устройствах твердотельной электроники.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить МЭ эффект в слоистых композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах.

2. Изучить МЭ эффект в объемных композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах.

3. Исследовать влияние типа связности композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов на параметры МЭ взаимодействия.

4. Исследовать релаксационные явления в композиционных материалах.

5. Изучить МЭ эффект в области магнитного резонанса.

6. Предложить композиционные феррит-пьезоэлектрические материалы для использования в устройствах твердотельной электроники, разработать рекомендации по созданию новых материалов с заданным МЭ взаимодействием.

Объектами исследований были выбраны слоистые и объемные композиционные феррит-пьезоэлектрические материалы на основе поликристаллических титаната бария, цирконата-титаната свинца (ЦТС), монокристаллического сегнетоэлектрического твердого раствора Pb(Mg./3Nby,)03 - РЪТЮз (PMN-PT), феррита никеля, феррита кобальта, лантан-стронциевого манганита, монокристаллического железо-иттриевого граната (ЖИГ).

Методы проведенных исследований. При математическом моделировании МЭ взаимодействия использовались уравнения эластостатики, эластодинамики, электростатики, магнитостатики, электродинамики, термодинамики, уравнение движения вектора намагниченности. Для измерения МЭ эффекта применялся метод регистрации э.д.с., возникающей на образце при приложении постоянного и переменного магнитных полей. Для измерений параметров резонансной дисперсии использовался метод резонанса - антирезонанса. Для измерений в диапазоне СВЧ применялся метод ферромагнитного резонанса.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 Построена теоретическая модель слоистого композиционного феррит-пьезоэлектрического материала, позволяющая на основе точного решения определять эффективные механические, электрические, магнитные и МЭ параметры материала. Получены выражения для МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций параметра межслоевой связи, параметров и объемных фракций исходных компонент. Использование предложенной модели позволило впервые адекватно описать МЭ эффект в слоистых композитах составов феррит кобальта - титанат бария, феррит кобальта - ЦТС, феррит никеля - ЦТС, лантан-стронциевый манганит - ЦТС. Показано, что МЭ эффект в системах феррит - ЦТС максимален при поперечной ориентации магнитного и электрического полей.

2 Построена теоретическая модель низкочастотного МЭ эффекта в объемных композитах на основе магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов. Для описания физических свойств композита используется метод эффективных параметров. Проведен расчет эффективных диэлектрической и магнитной проницаемостей, пьезоэлек!рических, пьезомагнитных модулей, МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций объемных фракций и параметров компонент. Рассмотрены композиты со связностью типа 3-0- и 0-3. Наибольшая величина МЭ коэффициента имеет место для свободного образца композита со связностью 3-0 при продольной ориентации магнитного и электрического полей. При этом максимум МЭ коэффициента по напряжению соответствует объемной доле сегнетоэлектрика 0.11, а максимум МЭ восприимчивости - 0,6. При поперечной ориентации магнитного и электрического полей МЭ эффект уменьшается в 2 - 3.5 раза по сравнению с продольной ориентацией. Установлено, что зажатие образца объемного феррит-пьезоэлектрического материала способствует уменьшению МЭ коэффициентов. Учет зажатия зерен композита со стороны окружающих ячеек позволил впервые адекватно описать МЭ эффект в объемных композитах.

3 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения и на основе формул Дебая описать максвелл-вагнеровскую релаксацию эффективных параметров слоистого феррит-пьезоэлектрического композита. Обнаружена гигантская максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению в композиционном слоистом феррит-пьезоэлектрическом материале, которая для МЭ восприимчивости является нормальной, а для МЭ коэффициента по напряжению - обратной. Большая глубина релаксации обусловлена сильным различием электрических свойств компонент композита.

4 Построена теоретическая модель, позволяющая описать максвелл-вагнеровскую релаксацию эффективных параметров объемного феррит-пьезоэлектрического композита. В композиционном объемном феррит-пьезоэлектрическом материале обнаружена гигантская максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, которая для МЭ коэффициента по напряжению является обратной, а для МЭ восприимчивости может быть как нормальной, так и обратной. Показано, что глубину максвелл-вагнеровской релаксации МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, а также время релаксации и релаксационную частоту МЭ восприимчивости композита можно в широких пределах изменять варьированием объемной доли компонент композита, а также путем изменения свойств компонент композита.

5 Показано, что максимальное значение статической МЭ восприимчивости слоистого композита состава феррит никеля - ЦТС составляет 0.94-10" с/м и превосходит значение этого параметра для известных материалов.

6 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения и на основе формулы Лорентца для релаксационного осциллятора описать резонансную зависимость МЭ восприимчивости композиционного феррит-пьезоэлектрического материала в области электромеханического резонанса. Наибольшую величину МЭ восприимчивости в области резонанса упругих волн в плоскости образца слоистого композита можно получить при использовании образца в форме квадратной пластинки.

7 Построена феноменологическая теория, описывающая изменение спектра магнитного резонанса феррит-пьезоэлектрического композита во внешнем электрическом поле. Показано, что сильный МЭ эффект в диапазоне СВЧ наблюдается в композитах на основе магнитной фазы, которая имеет большую магнитострикцию и малую намагниченность насыщения. Для композита состава монокристаллический ЖИГ -монокристаллический PMN-PT обнаружен сдвиг частоты однородной прецессии намагниченности во внешнем постоянном электрическом поле, приблизительно на порядок превышающий ширину линии магнитного резонанса, а также гигантский сдвиг частоты однородной прецессии намагниченности во внешнем электрическом поле с частотой электромеханического резонанса.

8 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения описать влияние постоянного электрического поля на магнитную восприимчивость композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала. Обнаружена резонансная зависимость высокочастотной магнитной восприимчивости композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов от постоянного электрического поля, обусловленная изменением энергии магнитной анизотропии во внешнем электрическом поле.

9 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения определить МЭ коэффициент по напряжению композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов в области магнитоакустического резонанса. Обнаружена резонансная зависимость МЭ коэффициента по напряжению композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала в области перекрытия линий механического и магнитного резонансов.

Практическая ценность работы.

1. Предложен метод наблюдения ферромагнитного резонанса во внешнем постоянном электрическом поле в материале, обладающем МЭ взаимодействием. Метод основан на эффекте изменения частоты магнитного резонанса при воздействии на образец внешнего постоянного электрического поля. При этом система магнитной развертки может быть упрощена или исключена, а для перестройки частоты магнитного резонанса используется источник напряжения.

2. Наблюдаемая величина сдвига резонансного магнитного поля для слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ -монокристаллический PMN-PT, равная 3200 А/и в постоянном электрическом поле 8 кВ/см при ширине линии ФМР 320 А/и позволяет рекомендовать композит указанного состава для создания электрически перестраиваемых устройств твердотельной электроники. Композит данного состава использован при изготовлении гиромагнитных резонаторов.

3. Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита для получения наибольшей величины МЭ параметров. Методики определения эффективных параметров композитов внедрены на предприятиях, специализирующихся в области разработок и серийного освоения устройств твердотельной электроники.

4. Построенные модели релаксационных явлений в композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах могут быть использованы при выборе частотных диапазонов, в которых МЭ параметры максимальны.

5. Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита и их параметры для получения наименьшей величины МЭ взаимодействия, если связь между магнитными и электрическими характеристиками нежелательна.

Научные положения, выносимые на защиту.

6.6 Выводы

1. Предложен метод наблюдения ферромагнитного резонанса во внешнем постоянном электрическом поле в материале, обладающем МЭ взаимодействием. Метод основан на эффекте изменения частоты магнитного резонанса при воздействии на образец внешнего постоянного электрического поля. При этом система магнитной развертки может быть облегчена или исключена, а для перестройки частоты магнитного резонанса используется источник напряжения.

2. Наблюдаемая величина сдвига резонансного магнитного поля для слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ — монокристаллический PMN-PT, равная 3200 А/м в постоянном электрическом поле 8 кВ/см и в переменном электрическом поле на частоте электромеханического резонанса 80 В/см при ширине линии ФМР 320 А/м позволяет рекомендовать композит указанного состава для создания электрически перестраиваемых устройств твердотельной электроники. Резонансная частота гиромагнитного резонатора, изготовленного из слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ -монокристаллический PMN-PT, позволяет реализовать электрическую перестройку резонансной частоты на величину, значительно превышающую ширину линии магнитного резонанса.

3. Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита для получения наибольшей величины МЭ параметров.

4. Построенные модели релаксационных явлений в композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах могут быть использованы при выборе частотных диапазонов, в которых МЭ параметры максимальны.

5. Показано, что объемные композиционные феррит-сегнетоэлектрические материалы могут быть использованы при разработке многофункциональных электронных компонент.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1 Построена теоретическая модель низкочастотного МЭ эффекта в слоистых композитах на основе магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов. Для описания физических свойств композита вводятся эффективные параметры. Получены выражения для МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций параметра межслоевой связи и объемных фракций. Рассмотрены случаи продольной, поперечной и продольной в плоскости образца ориентаций магнитных и электрического полей. Использование предложенной модели позволило адекватно описать МЭ эффект в композитах составов феррит кобальта - титанат бария, феррит кобальта - ЦТС, феррит никеля - ЦТС, лантан-стронциевый манганит - ЦТС. Показано, что МЭ эффект в системах феррит - ЦТС максимален при поперечной ориентации магнитного и электрического полей.

2 Построена теоретическая модель низкочастотного МЭ эффекта в объемных композитах на основе магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов. Для описания физических свойств композита используется метод эффективных параметров. Проведен расчет эффективных диэлектрической и магнитной проницаемостей, пьезоэлектрических, пьезомагнитных модулей, МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций объемных долей и параметров компонент. Рассмотрены композиты со связностью типа 3-0- и 0-3. Наибольшая величина МЭ коэффициента имеет место для свободного образца композита со связностью 3-0 при продольной ориентации магнитного и электрического полей. При этом максимум МЭ коэффициента соответствует объемной доле сегнетоэлектрика 0.11, а максимум МЭ восприимчивости - 0,6. Максимум МЭ эффекта для связности 0-3 соответствует объемной доле сегнетоэлектрика 0.4, а максимум МЭ восприимчивости - 0,1. При поперечной ориентации магнитного и электрического полей МЭ эффект уменьшается в 2 - 3.5 раза по сравнению с продольной ориентацией. Установлено, что зажатие образца объемного феррит-пьезоэлектрического материала способствует уменьшению МЭ коэффициентов. Учет зажатия зерен композита со стороны окружающих ячеек позволяет адекватно описать МЭ эффект в объемных композитах. Показано, что объемные композиционные феррит-сегнетоэлектрические материалы могут быть использованы при разработке многофункциональных электронных компонент.

3 В композиционном слоистом феррит-пьезоэлектрическом материале обнаружена максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, которая имеет дебаевский характер и для МЭ восприимчивости является нормальной, а для МЭ коэффициента по напряжению - обратной. В композиционном объемном феррит-пьезоэлектрическом материале обнаружена максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, которая для МЭ коэффициента по напряжению является обратной, а для МЭ восприимчивости может быть как нормальной, так и обратной. Показано, что глубину максвелл-вагнеровской релаксации МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, а также время релаксации и релаксационную частоту МЭ восприимчивости композита можно в широких пределах изменять варьированием объемной доли компонент композита, а также путем изменения свойств компонент композита. Максимальное значение низкочастотной МЭ восприимчивости композита состава феррит никеля А

ЦТС составляет 0.94-10' с/м и превосходит значение этого параметра для известных материалов.

4 Показано, что в области электромеханического резонанса наблюдается резонансная зависимость МЭ восприимчивости композиционного феррит-пьезоэлектрического материала. Наибольшую величину МЭ восприимчивости в области резонанса упругих волн в плоскости образца слоистого композита можно получить при использовании образца в форме квадратной пластинки.

5 Представлен анализ МЭ эффекта в области магнитного резонанса для двухслойной феррит-пьезоэлектрической структуры. Показано, что сильный МЭ эффект в диапазоне СВЧ наблюдается в композитах на основе магнитной фазы, которая имеет большую магнитострикцию и малую намагниченность насыщения. Наблюдаемая величина сдвига резонансного магнитного поля для слоистого композита состава монокрйсталлический ЖИГ - монокристаллический PMN-PT, равная 3200 А/м в постоянном электрическом поле 8 кВ/см при ширине линии ФМР 320 А/м позволяет рекомендовать композит указанного состава для создания электрически перестраиваемых устройств твердотельной электроники. Резонансная частота гиромагнитного резонатора, изготовленного из слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ - монокристаллический PMN-PT, позволяет реализовать электрическую перестройку резонансной частоты на величину, значительно превышающую ширину линии магнитного резонанса.

6 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения описать влияние постоянного электрического поля на магнитную восприимчивость композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала. Обнаружена резонансная зависимость высокочастотной магнитной восприимчивости композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов от постоянного электрического поля, обусловленная изменением энергии магнитной анизотропии во внешнем электрическом поле.

7 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения определить МЭ коэффициент по напряжению композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов в области магнитоакустического резонанса. Обнаружена резонансная зависимость МЭ коэффициента по напряжению композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала в области перекрытия линий механического и магнитного резонансов.

8 Предложен метод наблюдения ферромагнитного резонанса во внешнем постоянном электрическом поле в материале, обладающем МЭ взаимодействием. Метод основан на эффекте изменения частоты магнитного резонанса при воздействии на образец внешнего постоянного электрического поля. При этом система магнитной развертки может быть упрощена или исключена, а для перестройки частоты магнитного резонанса используется источник напряжения.

9 Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита для получения наибольшей величины МЭ параметров. Построенные модели релаксационных явлений в композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах могут быть использованы при выборе частотных диапазонов, в которых МЭ параметры максимальны. Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита и их параметры для получения наименьшей величины МЭ взаимодействия, если связь между магнитными и электрическими характеристиками нежелательна.

10 Для получения максимального низкочастотного МЭ эффекта полученные результаты позволяют рекомендовать создание матричной структуры пьезоэлектрик - феррит со связностью типа 3-0, при этом следует использовать компоненты с максимально возможными пьезоэлектрическим и пьезомагнитным модулями. Для получения максимального сдвига линии магнитного резонанса, нормированного к ширине линии, при воздействии на образец внешнего электрического поля рекомендуется использовать слоистые структуры на основе монокристаллических ферритовых пленок, обладающие узкой линией ФМР и большими константами магнитострикции. При этом пьезоэлектрическая компонента должна иметь большой пьезоэлектрический модуль и толщину, значительно пресыщающую толщину ферритовой компоненты.

Диссертационная работа представляет собой обобщение теоретических и экспериментальных исследований при решении важной научно-технической задачи физики конденсированного состояния по поиску и исследованию магнитоэлектрических свойств композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов с заданной величиной магнитоэлектрического взаимодействия, достаточной для применения их в устройствах твердотельной электроники. Результатом обобщения являются предложения по использованию композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов в качестве гиромагнитных резонаторов, методик определения эффективных параметров композиционных материалов и рекомендации по созданию новых материалов с заданным МЭ взаимодействием.

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1976. 564с.

2. Дзялошинский И.Б. К вопросу о магнитоэлектрическом эффекте в антиферромагнетиках//ЖЭТФ. 1959. Т. 37. С. 881-882.

3. Астров Д.Н. Магнитоэлектрический эффект в окиси хрома. ЖЭТФ //1961. Т. 40. С. 1035-1041.

4. Folen V.J., Rado G.T., Stalder E.W. Anysotropy of the magnetoelectric effect in Cr203 // Phys. Rev. Lett. 1961. V.6. №11. P. 607-608.

5. Asher E. The interaction between magnetization and polarization: Phenomenological symmetry consideration. // J. Phys. Soc. J. 1969 V.28. P.7-16.

6. Santoro R.P. and Newnham R.E. Survy of Magnetoelectric Materials, Teahnical Report AFML TR-66-327, Air Force Materials Lab., Ohio, 1966/

7. Yatom H. and Englman R. Theoretical Methods in Magnetoelectric Effect // Pphys. Rev. B, 1969, V. 188, c. 793-802.

8. Englman R. and Yatom H. Low Temperature Theories of Magnetoelectric Effect // Proc. Of Symposium on Magnetoelectric Interaction in Crystals, USA, 1973 /Ed Freeman A and Schmid A. Gordon and Breach Sci. Publ., N.-Y, 1975, p. 17-29.

9. Schmid A. On a Magnetoelectric Classification of Materials // Proc. Of Symposium on Magnetoelectric Interaction in Crystals, USA, 1973 /Ed Freeman A and Schmid A. Gordon and Breach Sci. Publ., N.-Y, 1975, p. 121-134.

10. Rado G.T. Statistical Thery of Magnetoelectric Effect in an Antiferromagnetics //Phys. Rev. Lett., 1962, v. 128, p. 2546-2529.

11. Opechovski W. Magnetoelectric Symmetry // Proc. of Symposium on Magnetoelectric Interaction in Crystals, USA, 1973 /Ed Freeman A and Schmid A. Gordon and Breach Sci. Publ., N.-Y, 1975, p. 47-58.

12. O'Dell Т.Н. The electrodynamics of magnetoelectric media. Amsterdam: North-Holland Publ. Company, 1970. 304p.

13. Fuchs R. Wave Propagation in a Magnetoelectric Medium // Phyl Mag., 1965, V. 11, p. 647-658.

14. Aubert G. A Novel Approaxh of the Magnetoelectric Effect in Antiferromagnets //J. Appl. Phys., 1982, V. 53, p. 8125-8129.

15. Шавров В. Г. О магнитоэлектрическом эффекте // ЖЭТФ. 1965. Т. 48, N5. С. 1419- 1426.

16. Akexander S. and Shtrikman S. On the Origin of Axial Magnetoelectric Effect od Cr203 // Sol. State. Comm., 1966, V. 4, p. 115-125.

17. Asher E. The interaction between magnetization and polarization: Phenomenological symmetry consideration. // J. Phys. Soc. J. 1969 V.28. P.7-16.

18. Brown Jr. W. F. et al. Upper Bound on the Magnetoelectric Susceptibility // Phys. Rev., 1968, V. 168, P. 574-588.

19. Asher E and Janner A.G.M. Upper Bounds on the Magnetoelectric Susceptibility // Phys. Lett., 1969, V. A29, p. 295-304.

20. Rado G.T. Observation and Possible Mechanisms of Magnetoelectric Effect in Ferromagnet // Phys. Rev. Lett., 1964, V. 13, p. 335-337.

21. Rado G.T. Present Status of the Theory of Magnetoelectric Effects // Proc. of Symposium on Magnetoelectric Interaction in Crystals, USA, 1973 /Ed Freeman A and Schmid H. Gordon and Breach Sci. Publ., N.-Y, 1975, p. 3-22.

22. Бичурин М.И., Петров B.M. Влияние электрического поля на спектр антиферромагнитного резонанса в борате железа // ФТТ, 1987, т.29, № 8, с.2509-2510.

23. Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals / Eds. A. J Freeman, H. Schmid. London. N.-J. Paris: Gordon and Breach, 1975. 228 p.

24. Смоленский Г.А., Чупис И.Е. Сегнетомагнетики // УФН, 1982. Т.137, №3. С. 415-448.

25. Сегнетомагнитные вещества / Под ред. Ю.Н.Веневцева, В.Н.Любимова, М.: Наука, 1990. 184с.

26. Proceedings Of The 2nd International Conference On Magnetoelectnc Interaction Phenomena In Crystals (MEIPIC-2, Ascona) // Ferroelectrics. 1993. V. 161-162, 748 P.

27. Proceedings Of The 3rd International Conference On Magnetoelectric Interaction Phenomena In Crystals (MEIPIC-3, Novgorod) // Ferroelectrics 1997. V. 204, 356 P.

28. Proceedings Of The Fourth Conference On Magnetoelectric Interaction Phenomena In Crystals (MEIPIC-4, Veliky Novgorod) // Ferroelectrics 2002. V. 279-280,386 P.

29. Магнитоэлектрические материалы. Физические свойства на сверхвысоких частотах / М.И. Бичурин, В.М. Петров, Н.Н. Фомич, Яковлев Ю.М. // Обзоры по электронной технике. Сер. 6. 1985. Вып. 2 (1113). С. 1-80.

30. Van Suchtelen J. Product properties: A New Application of Composite Materials // Philips Res. Rep., 1972, V. 27, p. 28-37.

31. Van Suchtelen J. Non structural Application of Composite Materials // Ann. Chim. Fr., 1980, V. 5, p. 139-145.

32. Дзялошинский И. E. Проблема пьезомагнетизма // ЖЭТФ, 1957, т. 33, с 807-812.

33. Van den Boomgard J. et al. An In Situ Grown Eutectic Magnetoelectric Composite Materials: Part I // J. Mater. Sci., 1974, V. 9, p. 1705-1710.

34. Van Run A.MJ.G et al. An In Situ Grown Eutectic Magnetoelectric Composite Materials: Part II // J. Mater. Sci., 1974, V. 9, p. 1710-1715.

35. Van den Boomgard J., van Run A.M.J.G. and van Suchtelen J. Magnetoelectricity in Piezoelectric-magnetostrictive Composites // Ferroelectrics, 1976, V. 10, p. 295-299.

36. Van den Boomgard J., van Run A.MJ.G. and van Suchtelen J. Piezoelectric-Piezomagnetic Composites with Magnetoelectric Effect// Ferroelectrics, 1976, V. 14, p. 727-732.

37. Van den Boomgard J., van Run A.M.J.G. Poling of a Ferroelectric Medium by means of a Built-in Space Charge Field with Special Reference to

38. Sintered Magnetoelectric Composites 11 Solid State Comm., 1976, V. 19, p. 405407.

39. Van den Boomgard J. and Born R.A.J. Sintered Magnetoelectric Composite Material BaTi03Ni(Co, Mn)Fe204 //J. Mater. Sci., 1978, V. 13, p. 1538-1539.

40. Bunget I. and Raetchi V. Magnetoelectric Effect in the Heterogeneous System NiZn Ferrite PZT Ceramic // Phys. Stat. Sol., 1981, V. 63, p. 55.

41. Bunget I. and Raetchi V. Dynamic Magnetoelectric Effect in the Composite System of NiZn Ferrite and PZT Ceramics // Rev. Roum. Phys., 1982, V. 27, p. 401-404.

42. Bracke L.P.M. and van Vliet R.G. Broadband Magneto-Electric Transducer Using a Composite Material // Int. J. Electronics, 1981, V. 51, p. 255263.

43. Rottenbacher R., Oel H.J. and Tomandel G. Ferroelectrics Ferromagnetics // Ceramics Int., 1091, V. 106, p. 106-109.

44. Гелясин A.E., Лалетин B.M. Влияние магнитного поля на резонансную частоту композиционной керамики феррит пьезоэлектрик // Письма в ЖТФ, 1988, т. 14, вып. 19, с. 1746-1748.

45. Зубков А.С. Магнитоэлектрический эффект в композиционном ферромагнитном материале на основе пьезоэлектрического и магнитострикционного материала// Электричество, 1978, т. 10, с. 77-82.

46. Newnham R.E., Skinner D.P and Cross. L.E. Connectivity and Piezoelectric-Pyroelectric Composites // Mat. Res. Bull., 1978, V. 13, p. 525-536.

47. Harshe G., Dougherty J.O., and Newnham R. E. Theoretical Modelling of Multilayer Magnetoelectric Composites // Int. J. Appl. Electromagn. Mater., 1993, V. 4, P. 145-159.

48. Mantese J.V. et al. Applicability of Effective Medium Theory to Ferroelectric/ferromagnetic Composites with Composition and Frequency-Dependent Complex Permittivities and Permeabilities // J. Appl. Phys., 1996, V. 79, p. 1655-1660.

49. Van den Boomgaard J., Terrell D. R., Born R. A. J. and Giller H. F. J. I. An In Situ Grown Eutectic Magnetoelectric Composite Material // J. Mater. Sci. 1974, V. 9, p. 1705-1710.

50. Harshe G., Dougherty J. P., and Newnham R. E. Theoretical Modelling of 3-0.0-3 Magnetoelectric Composites //Int. J. Appl. Electromagn. Mater., 1993, V. 4, P. 161-171

51. Zhai Jun Yi, Cai Ning, Liu Li, Lin Yuan Hua, Nan Ce Wen. Dielectric behavior and magnetoelectric properties of lead zirconate titanate/Co-ferrite particulate composites // Mater. Sci. Engineering, 2003, V. B99, p. 329-331.

52. Бичурин M. И., Петров B.M. и др. Магнитоэлектрические материалы: особенности технологии и перспективы применения // Сегнетомагнитные вещества. М.: Наука. 1990. С. 118 - 133.

53. Kita Е., Siratori К., Tasaki. Electric shift in the antiferromagnetic and mechanism of the parallel magnetoelecric effect of Сг20з // J Phys. Soc. Japan. 1979. V. 46, N3. P. 1033 1034.

54. Bichurin M.I., Petrov V.M. and Srinivasan G. Modelling of magnetoelectric effect in ferromagnetic/piezoelectric multilayer composites // Ferroelectrics, 2002, v. 280, p. 165-176.

55. Bichurin M.I., Petrov V.M., Srinivasan G. Theory of magnetoelectric effects in multilayer composites // Bull. Am. Phys. Soc., 2002, p. 772.

56. Bichurin M. I., Petrov V. M. Srinivasan G. Theory of Magnetoelectric Effects in Ferromagnetic Ferroelectric layer Composites // J. Appl. Phys, 2002. V. 92, №.12, p. 7681-7683.

57. Bichurin M.I., Petrov V.M., Srinivasan G. Theory of low-frequency magnetoelectric coupling in magnetostrictive-piezoelectric bilayers // Phys. Rev. B, 2003, v. 68, p. 054402 (1-13).

58. Bichurin M.I.; Petrov V.M.; Srinivasan G. Theory of low-frequency magnetoelectric in ferromagnetic-ferroelectric layered composites: Free and clamped samples // Bull. Am. Phys. Soc., 2003, p. 215.

59. Петров B.M.; Бичурин М.И.; Татаренко A.C.; Сринивасан Г. Эффективные параметры двухслойного феррит-пьезоэлектрического композита // Вестник НовГУ: сер. Технические науки, 2003, вып. 23, с. 20-23.

60. Бичурин М.И., Петров В.М. Методика исследования магнитоэлектрических свойств композиционных материалов // Тез. I Объедин. конф. по магнитоэлектронике, ИРЭ РАН, М. 1995, с. 125.

61. Remirez А. P. Interpretation of S-state ion EPR spectra // J. Phys.: Condens. Matter, 1997 V. 9, p. 8171-8174.

62. Srinivasan G., Rasmussen E. Т., Gallegos J., Srinivasan R., Bokhan Yu. Г., and Laletin V. M. Novel Magnetoelectric Bilayer and Multilayer Structures of Magnetostrictive and Piezoelectric Oxides // Phys. Rev., 2001, V. В 64, p. 214408.

63. Bichurin M.I., Petrov V.M. et al. Modeling of magnetoelectric effects in ferromagnetic/piezoelectric bulk composites // Abstracts of Int. Conf. "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-5), Sudak, Ukraine, 21-24 September 2003, p. 23.

64. Bichurin M.I., Petrov V.M., Kornev I.A. Investigation of magnetoelectric interaction in composite // Ferroelectrics, 1997, v. 204, p. 289297.

65. Laletin V.M., Paddubnaya N., Petrov V.M, Bichurin M.I. Theory of magnetoelectric effects in bulk ferromagnetic/piezoelectric bulk composites // Bull. Am. Phys. Soc., 2004, P. 221.

66. Petrov V.M., Bichurin M.I., Laletin V. M., N.N.Paddubnaya and G. Srinivasan. Modeling of magnetoelectric effects in ferromagnetic/piezoelectric bulk composites // Cond. Matt, abstract cond-mat/0401645, 2004. http ://arxiv.org/abs/cond-mat/0401645

67. Новик А., Берри Б. Релаксационные явления в кристаллах / Пер. с англ. Под ред. Э.М.Надгорного, Я.М.Сойфера. М.: Атомиздат, 1975. 472 с.

68. Daniel V. Dielectric Relaxation. N.Y.: Acad. Press, 1967. 534 P.

69. Г.С. Радченко, A.B. Турик. Гигантский пьезоэлектрический эффект в слоистых композитах сегнетоэлектрик полимер //ФТТ. 2003. Т. 45. Вып. 9. С. 1676-1679.

70. Г.С. Радченко, А.В. Турик. Максвелл-вагнеровская релаксация упругих констант в слоистых полярных диэлектриках // ФТТ. 2003. Т. 45. Вып. 6. С. 1013-1016.

71. Бичурин М.И., Петров В.М. и др. Релаксационные явления в магнитоэлектрической керамике // Труды. XX Межд. конф. «Релаксационные явления в твердых телах» Воронеж, 1999. С. 47-50.

72. Петров В. М., Бичурин М. И., Srinivasan G. Максвелл-вагнеровская релаксация в магнитоэлектрических композиционных материалах // Письма в ЖТФ, 2004, т. 30, вып. 8, с. 81-87.

73. Petrov V.M.; Bichurin M.I; Srinivasan G. Maxwell-Wagner relaxation in magnetoelectric composites // Bull. Am. Phys. Soc., 2004, P. 222.

74. Поплавко Ю.М. Физика диэлектриков. Киев: Вища шк., 1980, 400с.

75. Новик А., Берри Б. Релаксационные явления в кристаллах: Пер. с англ. / Под ред. Э.М. Надгорного, Я.М. Сойфера. М.: Атомиздат, 1975. 472 с.

76. Filippov D.A.; Bichurin M.I.; Petrov V.M.; Srinivasan G. Magnetoelectric effects at piezoresonance in ferromagnetic-ferroelectric layered composites //Bull. Am. Phys. Soc., 2003, P. 214.

77. Bichurin M.I.; Filippov D.A.; Petrov V.M.; Laletsin V.M.; Paddubnaya N.N.; Srinivasan G. Resonance magnetoelectric effects in layeredmagnetostrictive-piezoelectric composites // Phys. Rev. B, 2003, v. 68, p. 132408 (1-4).

78. Филиппов Д.А.; Бичурин М.И.; Петров B.M.; Лалетин В.М.; Подцубная Н.Н.; Srinivasan G. Гигантский магнитоэлектрический эффект в композиционных материалах в области электромеханического резонанса // Письма в ЖТФ, 2004, т. 30, вып.1, с. 15-20.

79. Бичурин М.И., Петров В.М. Магнитный резонанс в слоистых феррит-сегнетоэлектрических структурах // ЖТФ, 1988, №11, т.58, с.2277-2278.

80. Бичурин М. И., Дидковская О. С., Петров В. М., Софроньев С. Э. Резонансный магнитоэлектрический эффект в композиционных материалах // Изв. вузов. Сер. Физика. 1985, N 1, с. 121 122.

81. Бичурин М.И., Петров В.М., Корнев И.А. Магнитный резонанс в магнитоэлектрических композиционных материалах // Тез. I Объедин. конф. по магнитоэлектронике, ИРЭ РАН, М. 1995, с.123.

82. Bichurin М. I., Petrov V. М. Influence of external electric field on magnetic resonance frequency in magnetic ferroelectrics // Ferroelectrics, 1995, v.167, p. 147-150.

83. Petrov V. M., Bichurin M. I. Magnetic resonance in magnetoelectric composite materials // Abstracts of Int. Conf. "New materials and technology in electrical engineering", Lodz, Poland, 1995, p. 136-137.

84. Bichurin M.I., Petrov V.M., Kornev I.A. Magnetic resonance in composite magnetoelectrics // Abstracts of Int. conf. "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-3), Novgorod, Russia, 1996, p.31.

85. Bichurin M.I., Kornev I.A., Petrov V.M., Tatarenko A.S., Kiliba Yu.V. and Srinivasan G. Theory of magnetoelectric effects at microwave frequencies in a piezoelectric/magnetostrictive multilayer composite // Phys. Rev. B, 2001, v. 64, p. 094409(1-6).

86. Котюков Ю.Н. Об измерении констант магнитострикции монокристаллов ферритов методом ферромагнитного резонанса // ФТТ, 1967, т. 8, с. 1149-1151.

87. Lopatin S., Lopatina I. and Lisnevskaya I. Magnetoelectric PZT/Ferrite Composite Materials //Ferroelectrics, 1994, V. 162, p. 63-68.

88. Гуревич А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М.: Наука, 1973. 591 с.

89. Bichurin M.I., Petrov V.M., Kornev I.A. A method for the study of magnetoelectric properties of composite materials // Abstracts of Intern. Symp. "Ferropiezoelectric mater, and their appl.", Moscow, Russia 1994, p.31.

90. Laletin V.M., Paddubnaya N., Petrov V.M, Bichurin M.I. Theory of magnetoelectric effects in bulk ferromagnetic/piezoelectric bulk composites // Bull. Am. Phys. Soc., 2004, P. 224.

91. Bichurin M.I.; Petrov V.M.; Srinivasan G. Theory of low-frequency magnetoelectric in ferromagnetic-ferroelectric layered composites: Free and clamped samples // Bull. Am. Phys. Soc., 2003, p. 215.

92. Бичурин М.И., Петров B.M., Фомич H.H. Магнитоэлектрическая восприимчивость ферримагнетиков в диапазоне СВЧ и методы измерений // Сегнетомагнитные вещества. М.: Наука. 1990. С. 67-79.

93. Bichurin M.I., Petrov V.M. Composite magnetoelectrics: their microwave properties //Ferroelectrics, 1994, v. 162, p.33-35.

94. Бичурин М.И., Петров B.M., Корнев И.А. Магнитоэлектрические свойства композиционных материалов // Вестник НовГУ, сер. Естеств. и техн. науки, 1996, № 3, с. 3-7.

95. Bichurin M.I., Petrov V.M., Kiliba Y.V. and Srinivasan G. Magnetic and Magnetoelectric Susceptibilities of a Ferroelectric.Ferromagnetic Composite at microwave Frequencies // Phys. Rev. B, 2002, v. 66, p. 134404 (1-10).

96. Bichurin M.I., Petrov V.M. et al. Resonance Magnetoelectric Effect in Multilayer Composites //Ferroelectrics, 2002, v. 280, p. 187-197.

97. Bichurin M.I., Petrov V.M., Filippov D.A. and G. Srinivasan. Influence of constant and ac electric fields on ferromagnetic resonance in magnetoelectric composites // Bull. Am. Phys. Soc., 2004, P. 223.

98. Беляева О.Ю., Зарембо JI.К., Карпачев С.Н. Магнитоакустика ферритов и магнитоакустический резонанс // УФН, 1992, т. 162, № 2, с. 107138.

99. Bichurin М. I., Filippov D. A., Petrov V. М., Srinivasan G. Magnetoacoustic resonance in magnetoelectric bilayers // Bull. Am. Phys. Soc., 2004, P. 221.

100. Динамика решетки /под ред. У. Мэзона, М.: Мир, 1968, 392 с.

101. Бичурин М.И., Петров В.М., Корнев И.А. Релаксационные процессы в композиционных сегнетомагнетиках в области магнитного резонанса // Вестник НовГУ, сер. Естеств. и техн. науки, 1997, № 5, с. 3-5.

102. Hornreich R.M. The Magnetoelectric Effect: Materials, Physical Aspects and Applications // IEEE Trans. Magn., 1972, V. MAG-8, p. 582-588.

103. Getman I. Magnetoelectric Composite Materials: Theoretical Approach to Determine Their Properties // Ferroelectrics, 1994, V. 162, p. 45-50.

104. Бичурин М.И. Резонансные магнитоэлектрические эффекты в парамагнитных и магнитоупорядоченных средах на сверхвысоких частотах: докторская диссертация / Новгородский политехи, ин-т. Новгород, 1988. 288 с.

105. Петров Р.В. Магнитоэлектрические фазовращатели СВЧ диапазона: кандидатская диссертация / Новгородский гос. ун-т. Новгород, 1997. 120 с.

106. Килиба Ю.В. Разработка магнитоэлектрических датчиков магнитного поля и СВЧ мощности на основе композиционных материалов: кандидатская диссертация / Новгородский гос. ун-т. Новгород, 2003. 124 с.

107. Бичурин М.И., Петров В.М. и др. Магнитоэлектрические управляющие СВЧ устройства // Тез. VII Всероссийской науч.-техн. конф. "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления", 1995, т.2, с.270.

108. Bichurin M.I., Petrov V.M. et al. Researches and application of magnetoelectric materials // http://axis.novsu.ac.ru/uni/scpapers. 1999.

109. Бичурин М.И., Петров В.М. Магнитоэлектрические материалы на сверхвысоких частотах / НовГУ им. Ярослава Мудрого. Новгород, 1998, 154 с.

110. Bichurin M.I., Petrov V.M. et al. Magnetoelectric microwave devices //Ferroelectrics, 2002, v. 280, p. 211-218.

111. Bichurin M.I., Petrov V.M., Kiliba Yu.V., Srinivasan G. Resonant and nonresonant magnetoelectric effects in multilayer composites at microwave frequencies // Bull. Am. Phys. Soc., 2002, p. 771.

112. Bichurin M.I., Petrov V.M. et al. Electrodynamic Analysis of Strip Line on Magnetoelectric Substrate // Ferroelectrics, 2002, v. 280, p. 203-209.

113. Bichurin M.I., Petrov V.M. et al. Magnetoelectric Sensor of Magnetic Field // Ferroelectrics, 2002, v. 280, p. 199-202.

114. Бичурин М.И., Петров B.M., Srinivasan G., Килиба Ю.В. Композиционные магнитоэлектрические датчики магнитного поля // IV Межд. НТК: Тез. докл. М.: МИЭТ, 2002. Ч. 1. С. 329.

115. Бичурин М.И., Петров В.М., Srinivasan G., Килиба Ю.В. Композиционные магнитоэлектрические датчики СВЧ мощности // IV межд. НТК: Тез. докл. М.: МИЭТ, 2002. Ч. 1. С. 330.

116. Яковлев Ю. М., Генделев С. Ш. Монокристаллы ферритов в радиоэлектронике. М.: Сов. радио, 1975. 360 с.

117. Kiliba Yu.V.; Bichurin M.I.; Petrov V.M.; Srinivasan G.; Mantese J.V. Magnetoelectric composites for magnetic field and microwave power sensors // Bull. Am. Phys. Soc., 2003, p. 494.

118. Петров B.M., Бичурин М.И., Морозов B.C. Экспертная система для анализа магнитоэлектрических материалов // Тез. докл. Межд. научн. сессии, посвящ. Дню Радио. М., 1999, с. 42.

119. Петров В.М. Экспертная система для анализа магнитоэлектрических материалов // Вестник НовГУ: сер. Естественные и технические науки, 1999, вып. 13, с. 122-123.

120. Петров В.М. Магнитоэлектрический эффект в магнитоупорядоченных материалах в области магнитного резонанса: кандидатская диссертация / Новгородский политехи, ин-т. Новгород, 1986. 180 с.

121. Mantese J.V., Micheli A.I., Bichurin M.I., Petrov V.M. Frequency Dependence of High Frequency Magnetic and Electrical Parameters in Bulk

122. Composites // Abstracts of conf. "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-4), Veliky Novgorod, Russia, 2001, p.78-79.

123. Петров В.М. Магнитоэлектрическая восприимчивость многослойного феррит-пьезоэлектрического композита // Вестник НовГУ: сер. Естественные и технические науки, 2004, вып. 26, с. 19-23.