共摻雜LiNbO3薄膜鐵磁性鐵電性能的研究.pdf

1、本論文利用射頻磁控濺射的方法分別制備了Fe-Ca、Fe-Ba、Ba-Ca三個系列的單摻及其共摻的LiNbO3薄膜。利用XRD、XPS、XAFS、SQUID、Agilent4294A阻抗分析儀和TF2000鐵電分析儀等結(jié)構(gòu)表征及分析方法系統(tǒng)的研究了所有摻雜LiNbO3薄膜樣品的結(jié)構(gòu)及鐵電鐵磁性能。主要內(nèi)容有：
　　（1）通過對Fe、Ca單摻及Fe-Ca共摻LiNbO3薄膜各表征及性能進行系統(tǒng)的研究分析, Fe是以Fe2+，F(xiàn)e3+混

2、合價態(tài)同時取代了Li位和Nb位進入LiNbO3晶格中且在替位過程產(chǎn)生了Li空位和Vo以彌補電荷平衡；Ca是以Ca2+取代Li位的形式進入LiNbO3晶格中，且所有摻雜薄膜樣品中沒有Fe、Ca相關(guān)的單質(zhì)或氧化物等第二相的生成。所有Fe、Ca摻雜LiNbO3薄膜樣品均表現(xiàn)為明顯的室溫鐵磁性，且Fe-Ca共摻LiNbO3薄膜的飽和磁化強度明顯高于Ca單摻但是略低于Fe單摻樣品。通過對摻雜LiNbO3薄膜的介電常數(shù)和介電損耗進行分析，F(xiàn)e-Ca

3、共摻薄膜的介電損耗低于Fe單摻LiNbO3薄膜。
　　（2）為了進一步研究不同元素共摻對LiNbO3薄膜鐵磁性及鐵電性的影響，制備了Fe、Ba單摻及Fe-Ba共摻LiNbO3薄膜，并對其晶體結(jié)構(gòu)及局域結(jié)構(gòu)進行研究，研究發(fā)現(xiàn)Fe還是以Fe2+，F(xiàn)e3+混合價態(tài)同時取代了Li位和Nb位進入LiNbO3晶格中且在替位過程產(chǎn)生了Li空位和Vo以彌補電荷平衡；Ba以Ba2+取代Nb位進入LiNbO3晶格中并同時產(chǎn)生Vo以彌補電荷平衡。通過對

4、其鐵磁性、鐵電性進行的分析，F(xiàn)e-Ba共摻薄膜樣品的室溫鐵磁性明顯高于Fe單摻LiNbO3薄膜樣品的，且其鐵電性低于Fe單摻樣品的，分析表明Ba的摻入，增大的Vo空位的濃度，增加了Fe2+-Vo-Fe3+的交換作用，從而引起室溫鐵磁性的增強，同時由于其交換作用的增強及缺陷的增多，導(dǎo)致Fe-Ba摻雜薄膜的漏電流增大，從而降低了其鐵電性。
　?。?）通過對Ba、Ca單摻及Ba-Ca共摻LiNbO3薄膜各表征及性能進行的系統(tǒng)研究分析表明