鑭與錳摻雜鐵酸鉍鐵電薄膜的制備與性能研究.pdf

1、無鉛BiFeO3(BFO)鐵電薄膜是在室溫下唯一同時具有鐵電性和G型反鐵磁性的多鐵性材料,它屬于R3c點群(a=5.36A,a=59.348°),具有扭曲的菱方相鈣鈦礦結構。BFO薄膜具有較大的剩余極化,較高的居里溫度(TC=1103K)和奈爾溫度(TN=643K),這使它成為高密度非揮發(fā)性鐵電隨機存儲器和其它諸如傳感器、微波調制器、紅外探測器等應用方面具有潛力的物質。
　　本工作采用化學溶液沉積法(CSD)在 Pt(111)/T

2、i/SiO2/Si(100)基片上制備了Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3(BLFMO)薄膜,對不同實驗參數如前驅溶液、摻雜、退火方式、熱處理溫度、升溫速率等對鐵電薄膜的進行了討論,并對以上薄膜樣品進行微結構及鐵電性能的測試。
　　通過對BLFMO鐵電薄膜測試結果的分析,得到了較好的制備工藝:溶質為硝酸鐵和硝酸鉍等,溶劑采用乙二醇甲醚、乙二醇及乙酸酐,三者體積比為12:6:1,然后依次勻膠(3500r/min)、熱解

3、(420℃、5min)、退火(6℃/s、550℃、10min),重復9次,最后終退(550℃、20min),以促使薄膜完全結晶化,薄膜厚度大約為300nm。
　　測試結果表明:薄膜無雜相、結晶度比較好、具有較大的剩余極化值(21μC/cm2@266kV/cm)和比較大的漏電流(7×10-3A/cm2@6V)。在不同實驗條件下,BFO薄膜的鐵電性能的比較結果是:La摻雜BFO薄膜優(yōu)于純的BFO薄膜;逐層退火(SLA)的薄膜優(yōu)于一次性

4、退火(CA)的薄膜;熱處理溫度為420℃的薄膜優(yōu)于350℃和400℃的薄膜;升溫速率為6℃/s的薄膜優(yōu)于55℃/s的薄膜。
　　為減少薄膜的漏電流并且提高剩余極化,制備了Bi3.4Ce0.6Ti3O12(BCT)薄膜以及BLFMO/BCT復合薄膜。微結構及性能的測試結果表明,BCT鐵電薄膜具有(117)和(00l)雙擇優(yōu)取向和較好的結晶度,純相的 BCT鐵電薄膜具有較大的剩余極化(13μC/cm2@333kV/cm)和較低的漏電流