雙鈣鈦礦BiFeMnO6多鐵薄膜的制備與性能研究.pdf

1、Bi2FeMnO6(BFMO)是一種從理論上被設(shè)計(jì)出來的新型雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物，它可能具有與多鐵功能材料BiFeO3、BiMnO3等類似的優(yōu)越性能，在研發(fā)和設(shè)計(jì)新型高密度存儲(chǔ)器件、自旋電子器件、新型磁電耦合傳感器等方面都有十分廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)基于第一性原理計(jì)算預(yù)測(cè)許多雙鈣鈦礦多鐵材料理論上具有遠(yuǎn)高于已知的單相磁電材料的磁化強(qiáng)度和電極化強(qiáng)度，這開啟了人們?cè)陔p鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中探索新的單相磁電多鐵材料的新思路。然而，雙鈣鈦礦氧化物的合成條件

2、一般比較苛刻。本文采用簡(jiǎn)單的化學(xué)溶液沉積法在LaNiO3(LNO)/Si(100)襯底上制備雙鈣鈦礦Bi2FeMnO6薄膜、Bi2FeMnO6/SrTiO3(STO)雙層薄膜、Bi2FeMnO6/(Ba0.65Sr0.35)TiO3(BST)薄膜，研究了薄膜相結(jié)構(gòu)，表面形貌，鐵電性能，磁性能和漏電流機(jī)制。此外，還用溶膠-凝膠法制備了不同退火溫度的BiFeO3薄膜，研究了退火溫度對(duì)BiFeO3薄膜相結(jié)構(gòu)、鐵電性和漏電流性能的影響。

3、　　采用化學(xué)溶液沉積法在LNO/Si(100)襯底上制備了BFMO/STO雙層薄膜。XRD結(jié)果表明所得的BFMO薄膜結(jié)晶為六方晶體結(jié)構(gòu)，屬于P63cm空間點(diǎn)群。用AFM表征得到薄膜表面粗糙度為14.5 nm。在室溫下觀察到了BFMO/STO雙層薄膜的室溫鐵電性，當(dāng)外加電壓為330 kV/cm時(shí)，薄膜樣品的剩余極化(2Pr)和矯頑電場(chǎng)(2Ec)分別為6.2μC/cm2和80 kV/cm。Au/BFMO/STO/LNO薄膜電容器的漏電流機(jī)理

4、可以總結(jié)為:當(dāng)正電壓施加在LNO電極上時(shí)，對(duì)于Au/BFMO/ STO薄膜界面是歐姆傳導(dǎo)機(jī)制;當(dāng)負(fù)電壓施加在LNO電極上時(shí)，隨著電壓的增加，對(duì)于BFMO/STO/LNO薄膜界面，傳導(dǎo)機(jī)制由歐姆機(jī)制向空間電荷限制電流轉(zhuǎn)變。磁性能測(cè)試表明:室溫下的BFMO/STO雙層薄膜具有很弱的鐵磁性。
　　采用化學(xué)溶液沉積法在LNO/Si(100)上制備出了BFMO和BFMO/BST薄膜。薄膜的剩余極化強(qiáng)度（Pr）隨著測(cè)試電壓增加而變大。在測(cè)試電

5、壓為6V時(shí)，BFMO薄膜和BFMO/BST薄膜的雙剩余極化強(qiáng)度（2Pr）達(dá)到最大，分別為2.72μC/cm2和5.34μC/cm2。這說明BST緩沖層有效地提高了BFMO薄膜剩余極化強(qiáng)度。BST緩沖層的引入雖然增大了剩余極化值，但它使薄膜的漏電流明顯增大。通過公式擬合所得電流密度和電壓的曲線分析漏電流機(jī)制可知:BFMO和BFMO/BST薄膜在正偏壓下漏電流機(jī)制均為歐姆機(jī)制，在負(fù)偏壓下則有所不同。
　　采用溶膠凝膠法在LNO/Si(