溶膠凝膠法制備鐵酸鉍薄膜及其摻雜研究.pdf

1、鐵酸鉍作為一種典型地在室溫下同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性的單相多鐵材料，其在理論上具有較高的極化強(qiáng)度，因而成為多鐵材料中的研究重點(diǎn)。本文應(yīng)用溶膠凝膠法制備鐵酸鉍薄膜，并對(duì)其進(jìn)行了摻雜改性研究。采用X射線衍射、掃描電鏡等分析手段來(lái)研究薄膜的結(jié)構(gòu)變化，并結(jié)合介電性能、鐵電性能和鐵磁性能等確定適宜摻雜量。
　　首先研究了乙二醇甲醚和冰乙酸為溶劑的條件下，純相鐵酸鉍薄膜的最佳制備工藝。結(jié)果表明：當(dāng)鐵酸鉍薄膜的退火方式為層層退火、退火溫度為550

2、 ℃、退火時(shí)間為9 min、層數(shù)為12層時(shí)，BFO薄膜的結(jié)晶性最好。此時(shí)薄膜與基片具有清晰的界面，薄膜的厚度約為400 nm。
　　適量的La摻雜可以使薄膜的晶體結(jié)構(gòu)由三方系轉(zhuǎn)變?yōu)檎幌?，同時(shí)細(xì)化晶粒尺寸。8％La摻雜具有最大的剩余極化強(qiáng)度。Co摻雜不能改變薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，但是可以降低顆粒尺寸，Co的摻雜可以明顯提高薄膜的鐵磁性，8%的Co摻雜剩余磁化強(qiáng)度最大，為0.21 emu/g。在A位La摻雜量為8%的條件下，Co的摻雜卻可

3、以使薄膜的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，薄膜的漏電流密度隨著Co含量的增加先減少后增大，最小的漏電流密度為3.5×10-4 A/cm2，薄膜最大的剩余極化強(qiáng)度和剩余的磁化強(qiáng)度分別為4.04μC/cm2和0.36 emu/g，但是薄膜的電滯回線由于漏電流較大，仍不飽和。在A位8%La和B位8%Co的條件下，Ba的摻雜使薄膜的晶體結(jié)構(gòu)由三方系轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?。由于薄膜的漏電流相?duì)于La和Co雙摻雜降低了三個(gè)數(shù)量級(jí)，因而得到了比較完整的電滯回線，薄膜最大的剩