鈣鈦礦結(jié)構(gòu)多鐵性薄膜制備及性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，小型化、薄膜化、多功能化成為新型光、機(jī)、磁、電器件的發(fā)展趨勢(shì)，單一性能的材料越來(lái)越難以滿足要求，具有多重性能的多鐵性材料成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。
　　本文采用脈沖激光沉積(PLD)和溶膠-凝膠(Sol-Gel)的制備方法分別制備出了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的層狀多鐵性異質(zhì)結(jié)和單相多鐵性鐵酸鉍薄膜。針對(duì)多鐵性異質(zhì)結(jié)薄膜，重點(diǎn)研究了表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、外延特性、電學(xué)和磁學(xué)性能，以及外加極化電場(chǎng)和外加磁場(chǎng)對(duì)異質(zhì)結(jié)磁電性能的影

2、響規(guī)律，并分析了其磁電耦合效應(yīng)；針對(duì)鐵酸鉍薄膜，重點(diǎn)研究了退火溫度、退火時(shí)間、偏壓和光照等對(duì)其漏電行為的影響規(guī)律，分析了漏電的物理機(jī)制并提出了控制漏電流的方法。本文的主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　(1)采用PLD工藝，在(001)的鈦酸鍶(SrTiO3, STO)單晶基片上成功外延了鑭鍶錳氧(La0.7Sr0.3MnO3, LSMO)、鑭鈣錳氧(La0.7Ca0.3MnO3, LCMO)等鐵磁單晶薄膜以及鋯鈦酸鉛陶瓷(Pb0.

3、52Zr0.48TiO3，PZT)、鈦酸鋇(BaTiO3，BTO)鐵電單晶薄膜；在此基礎(chǔ)上，制備了不同結(jié)構(gòu)的多鐵性異質(zhì)結(jié)薄膜，其中，PZT/LSMO鐵電/鐵磁異質(zhì)結(jié)薄膜與STO具有良好的外延特性，其磁電性能研究結(jié)果表明：外加極化電場(chǎng)對(duì)異質(zhì)結(jié)中LSMO層的電子輸運(yùn)性能影響非常顯著，即使在0.4 V極化電壓下，LSMO薄膜在90 K的電阻變化高達(dá)45.5％；而外加極化電場(chǎng)對(duì)LSMO層的磁學(xué)性能影響較??；外加磁場(chǎng)對(duì)PZT層的極化特性也有顯著的

4、影響。
　　(2)采用Sol-Gel在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制備了多鐵性的BiFeO3(BFO)多晶薄膜，通過(guò)導(dǎo)電原子力顯微鏡(C-AFM)和I-V特性研究了多晶薄膜的漏電行為。研究結(jié)果表明：隨著退火時(shí)間增加和退火溫度的升高，BFO薄膜從非晶態(tài)逐漸變?yōu)槎嗑B(tài)，在晶界附近出現(xiàn)電荷輸運(yùn)通道；非晶BFO層是抑制電荷輸運(yùn)的良好的阻擋層從而減小漏電流，有非晶層的樣品比沒(méi)有的樣品的漏電流要小兩個(gè)數(shù)量級(jí)；原位電荷輸運(yùn)通道主要集中在晶界