论文摘要
多铁材料由于其具有铁电性与铁磁性,并能产生磁电耦合效应,因而在信息存储、传感器、电子自旋器件等方面具有很广阔的应用前景。BST是典型的钙钛矿结构的铁电材料,具有高的介电常数、低的介电损耗、低漏电流等优良性质。近年来成为人们研究的热点。CFO是尖晶石型晶体结构的磁性材料,具有高的磁各项异性、大的矫顽力、电阻率高、磁谱特性好等特点。本文采用改进的材料复合与固相反应工艺制备了BST和CFO靶材。采用磁控溅射法制备了不同衬底温度的单层BST薄膜、不同溅射气氛的CFO薄膜,并对薄膜的表面形貌、晶体结构、铁电性能、铁磁性能、材料组分等进行性能测试分析,分别得出改进的BST薄膜制备工艺与改进的CFO薄膜制备工艺。采用改进的工艺,用不同的沉积顺序,在Pt/TiO2SiO2/Si衬底上制备了CFO/BST、BST/ CFO两种双层多铁薄膜,使用双靶共溅的方法制备了复合成分单层薄膜,并对上述三种复合多铁薄膜的微观结构与电磁学性能进行了测试分析。分析结果表明:CFO/BST、BST/ CFO两种层状结构的薄膜性能要明显优于双靶共溅方法制备的复合成分单层薄膜。铁电层,铁磁层的沉积顺序不同,会导致复合薄膜的铁电、铁磁性能的差异。CFO/BST薄膜的矫顽电压为5.6V时,剩余极化为0.45μC/cm2。BST/ CFO薄膜的矫顽电压为3.3V时,剩余极化为0.6μC/cm2。后沉积铁电层的样品,即BST/ CFO薄膜的铁电性能略好于后沉积铁磁层的样品,而后沉积铁磁层的样品,即CFO/BST薄膜的铁磁性能也要略优于后沉积铁电层的样品。