摻雜及異質(zhì)結(jié)構(gòu)對鐵酸鉍薄膜結(jié)構(gòu)與性能影響研究.pdf

1、 密 級 桂林電子科技大學 碩 士 學 位 論 文 （全日制專業(yè)學位碩士） （全日制專業(yè)學位碩士） 題目 摻雜及異質(zhì)結(jié)構(gòu)對鐵酸鉍薄膜結(jié)構(gòu)與性能影響研究 摻雜及異質(zhì)結(jié)構(gòu)對鐵酸鉍薄膜結(jié)構(gòu)與性能影響研究 （英文） （英文） Study on doping and heterostructure effect on structure and performance of ferrite bismuth fi

2、lms 研 究 生 學 號: 1310302011 研 究 生 姓 名: 韓 冬 指導教師姓名、職務 指導教師姓名、職務: 王華 王華 教授 教授 申 請 學 位 門 類: 工 學 學 科、專 科、專 業(yè) 名 稱:

3、 材料工程 材料工程 提 交 論 文 日 期: 2015 年 10 月 論 文 答 辯 日 期: 2015 年 12 月 摘要 摘 要 鐵酸鉍（BiFeO3）因在室溫下同時具有鐵電性和反鐵磁性引發(fā)了廣泛研究，近年來發(fā)現(xiàn)的光伏效應和良好的透光性又為其在太陽能電池及透明電子領域的應用提供了可能，但較大的漏電流

4、和較低的鐵電性卻嚴重阻礙了其應用。 本研究基于透明電子應用的需要，采用 sol-gel 法在摻氟的氧化錫透明導電玻璃(FTO/glass)襯體上制備了 BiFeO3(BFO)及其 Nd、Ni 摻雜薄膜；在 Pt 襯體上制備了Bi3.15Nd0.15Ti3O12(BNTO)薄膜和 BNTO/BFO 等異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜。研究了相關(guān)薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、漏電流、鐵電性、磁性和光學特性。主要內(nèi)容和結(jié)論如下： （1）研究了溶劑對 BFO 薄膜結(jié)構(gòu)和性能的

5、影響。研究發(fā)現(xiàn)：當乙酸酐的比例達到 20%時， BFO 薄膜的漏電流密度達到最小， 此時薄膜的剩余極化值 Pr=0.65μC/cm2。（2）采用 sol-gel 法在 FTO/glass 襯體上制備了 Nd 摻雜 BFO 薄膜，并對薄膜的性能進行了研究。研究表明：Nd 摻雜使薄膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，當 Nd 摻雜量為15%時，薄膜的漏電流密度最小，剩余極化強度達到最大值 Pr=17.96μC/cm2。隨著Nd 摻雜量的增加，薄膜的磁性得

6、到提高，在 Nd 摻雜量為 20%時達到最大，同時薄膜的透過率逐漸降低，禁帶寬度逐漸減少。 （3）在 FTO/glass 襯體上制備了 Ni 摻雜 Bi0.85Nd0.15FeO3 的薄膜，研究了 Ni 摻雜量對薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。 結(jié)果表明： 當 Ni 摻雜量為 5%時， 薄膜剩余極化強度達到最大值 Pr=26.43μC/cm2；隨著 Ni 摻雜量的增加，薄膜的磁性得到提高，在 Ni 摻雜量為 18%時達到最大；薄膜的透過率隨 Ni

7、 摻雜量的增加而逐漸降低，禁帶寬度逐漸減少。 （4）研究了退火溫度對 Bi3.15Nd0.15Ti3O12 薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)：當退火溫度為 750℃時，薄膜的剩余極化強度最大，其值為 Pr=8.36μC/cm2。 （5） 制備出 BNTO/BFO 等的不同結(jié)構(gòu)的異質(zhì)薄膜， 并對其結(jié)構(gòu)和性能進行了分析。 結(jié)果表明， 異質(zhì)結(jié)薄膜成多晶的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。 其漏電流密度降低了 2-3 個數(shù)量級，剩余極化強度和耐壓得到很大程度的提高。