BiFeO-,3-靶材及薄膜的制備與性能研究.pdf

1、多鐵材料同時(shí)具有鐵電有序和鐵磁有序兩個自由度，并能產(chǎn)生磁電耦合效應(yīng)，因而在新型存儲材料、復(fù)合器件、傳感器和自旋電子器件等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。BiFeO3（BFO）是少數(shù)幾種在室溫下同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性的單相多鐵材料之一，因而近年來成為人們研究的熱點(diǎn)。本論文對BFO系列陶瓷和薄膜進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，主要開展了以下幾方面的工作：
　　 針對BFO 因?qū)囟鹊拿舾行远y以獲得純相的陶瓷和薄膜的問題，我們比較研究了各種陶瓷燒結(jié)方

2、法，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的固相反應(yīng)法對BFO 陶瓷成相最優(yōu)，并最終確定了靶材的最佳燒結(jié)溫度和時(shí)間，分別為850 ℃和20min，引入摻雜離子后燒結(jié)溫度有所提高。同時(shí)優(yōu)化了薄膜的射頻磁控濺射制備工藝，獲得了最佳的工藝參數(shù)，制備了性能良好的純相BFO 薄膜樣品。
　　 BFO樣品中，因Bi 元素的揮發(fā)及Fe 離子的價(jià)態(tài)波動而常常導(dǎo)致大的漏電流，進(jìn)而嚴(yán)重影響其鐵電、介電性能。摻雜被公認(rèn)為是解決這一問題的有效方法。我們嘗試了采用上述優(yōu)化的樣品制備工

3、藝，進(jìn)行A位Dy 摻雜，B位Ti 摻雜，及AB位Dy-Ti 共摻雜的研究，來改善BFO 陶瓷及薄膜樣品的性能，效果良好。
　　 將純BFO 及摻雜量為5%，10%，20%的樣品放在一起，比較了摻雜對陶瓷和薄膜微觀結(jié)構(gòu)及宏觀性能的影響，確定了最佳的摻雜比例。對于Dy 摻雜的BDFO樣品，摻雜量為10%時(shí)，陶瓷和薄膜顯示了最優(yōu)的鐵電和介電性能；對于Ti 摻雜的BFTO樣品，摻雜量為5%的陶瓷樣品性能最優(yōu)，而摻雜量為10%的薄膜樣品性