BiFeO3/Bi3.25La0.75Ti3O12双层多铁薄膜的制备及性能研究

论文摘要

近几年来,多铁材料由于其同时具有铁电性和铁磁性而成为人们研究的焦点,被认为在信息存储、自旋电子器件、传感器等领域有广阔的应用前景。在单相多铁材料中,BiFeO3（BFO）是极少数在室温下同时具有铁电性和铁磁性的材料,备受人们的青睐。本论文在对BFO靶材和薄膜条件、性能测试表征的基础上,进一步探索研究了BFO/BLT双层薄膜的最佳制备工艺与多铁性能。针对BFO材料对温度敏感而难以获得纯相的样品,制备BFO靶材使用改进的固相烧结工艺,升温过程采用快速升温的方法,迅速升温至820℃保持20min后降到室温。由于升温速度很快,跳过了BFO材料极为敏感的温度区间,从而避免了杂相的生成。在成功制备出纯相的可用于溅射的BFO靶材的基础上,使用磁控溅射法制备BFO薄膜,通过调节不同的工艺参数,得到了磁控溅射法制备BFO薄膜的最佳工艺。采用溶胶-凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/ p-Si（100）衬底上制备了BLT铁电薄膜。薄膜呈随机取向,没有杂相的生成;且具有很好的铁电性,2Pr为36.4μC/cm2,2Ec约为246 kV/cm。通过制备BFO/BLT双层薄膜结构改善了薄膜性能。BLT层的引入在一定程度上抑制了BFO中少量的杂相,而且抑制了BFO薄膜中存在的部分晶粒异常长大现象。由于BFO薄膜晶粒的均匀性致密性得到改善等原因,薄膜样品漏电流性质得到改善,漏电流密度下降了一到两个数量级。由于漏电流密度的减小,使样品可以承受更高的测试电压而不被击穿,得到了饱和的电滞回线,铁电性得到了极大的改善,2Pr为12.4μC/cm2。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 多铁材料的基本性质及应用前景
• 1.2 铁酸铋的结构、基本特性及研究进展
• 1.3 本文的研究目的和主要内容
• 2 铁电-铁磁薄膜的制备工艺及性能表征方法
• 2.1 铁电-铁磁薄膜制备的几种方法
• 2.2 铁电-铁磁薄膜的性能表征方法
• 2.3 本章小结
• 3 BFO 铁磁性材料的制备与性能表征
• 3 陶瓷的制备与性能表征'>3.1 BiFeO₃陶瓷的制备与性能表征
• 3 薄膜的制备与性能表征'>3.2 BiFeO₃薄膜的制备与性能表征
• 3.3 本章小结
• 4 BFO/BLT 多铁复合薄膜的制备与性能研究
• 4.1 引言
• 3.25La_0.75Ti₃O₁₂ 铁电薄膜的制备与性能研究'>4.2 Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂铁电薄膜的制备与性能研究
• 4.3 BFO/BLT 双层薄膜的制备
• 4.4 BFO/BLT 双层薄膜的性能研究
• 4.5 本章小结
• 5 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文