界面種子層對(duì)CoFe2O4基薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響.pdf

1、尖晶石結(jié)構(gòu)的鈷鐵氧體(CoFe2O4，簡稱CFO)薄膜因具有飽和磁化強(qiáng)度高、矯頑力高、磁晶各向異性大、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐腐蝕耐磨損等優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)而被廣泛研究，但因本身不具有鐵電性而并不是多鐵材料。本文試圖通過微量摻雜Al/Li，得到除BiFeO3之外的，又一種在室溫自然狀態(tài)下，時(shí)具有鐵電性與鐵磁性的單相多鐵材料，并且合適的種子層的引入可以調(diào)控薄膜的殘余應(yīng)力、磁性能、薄膜質(zhì)量等，因此本文以CFO基薄膜為研究對(duì)象，研究種子層對(duì)CFO基薄

2、膜結(jié)構(gòu)與電磁性能的影響。其中用X射線衍射分析了薄膜的相結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力，用原子力顯微鏡觀察表征了薄膜的表面形貌，用阻抗儀和鐵電測量儀測量了薄膜的介電性能和鐵電性能以及漏電性能，最后用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測量了CFO基薄膜的磁性能。
　　采用溶膠-凝膠法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底制備了CoO種子層，通過研究CoO種子層層數(shù)與退火溫度對(duì)CFO薄膜結(jié)構(gòu)與磁電性能的影響，可以得知當(dāng)CoO種子層為2層，退火溫度為550℃時(shí)，容易獲得結(jié)晶性比較

3、好，表面粗糙度比較小的CFO薄膜，并且此時(shí)薄膜介電常數(shù)比較大，介電損耗比較小，所受殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力，磁性能表現(xiàn)為垂直與平行方向的各向異性。另外，采用磁控濺射法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底制備了SrTiO3種子層，通過研究該種子層退火溫度對(duì)CFO薄膜結(jié)構(gòu)與磁電性能的影響，可以得知當(dāng)SrTiO3種子層退火溫度為750℃時(shí)，容易獲得結(jié)晶性比較好的CFO薄膜，此時(shí)薄膜表面粗糙度比較小，所受殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力，介電常數(shù)大，甚至可以達(dá)到2500(

4、頻率為1kHz時(shí))，介電損耗比較小，介電損耗隨著頻率的升高而降低直至平穩(wěn)。
　　根據(jù)以上結(jié)論，在CoO種子層(2L-550℃)和SrTiO3(750℃)上采用溶膠-凝膠法制備了不同退火溫度和不同厚度的摻雜5％Al/Li的CFO薄膜(Co0.95Al0.025Li0.025Fe2O4，簡稱ALCFO薄膜)，可以得知，ALCFO薄膜為單一的尖晶石結(jié)構(gòu)，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的介電性能，ALCFO薄膜雖然有一定的漏電現(xiàn)象，但是繪制出了電滯回線，