摻釹的鉍系列鐵電薄膜的制備與性能研究.pdf

1、鐵電薄膜是一類重要的功能性薄膜材料，因其具有介電性、壓電性、熱釋電性、鐵電性以及聲光效應(yīng)、電光效應(yīng)、光折變效應(yīng)和非線性光學(xué)效應(yīng)等其他重要特性，可以制備動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、聲表面波器件、熱釋電探測(cè)器、鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器、移相器、聲光偏轉(zhuǎn)器等多種器件。同時(shí)隨著整機(jī)和系統(tǒng)向著小型化、輕量化的方向發(fā)展，微電子、光電子、微電子機(jī)械等提出了小型化、輕量化、集成化的要求，因此鐵電薄膜成為了目前高新技術(shù)研究的前沿和熱點(diǎn)之一。
　　 本文采用射頻磁控濺射

2、法成功制備了Bi0.9Nd0.1FeO3(BNFO)薄膜。XRD研究表明，生長(zhǎng)在單晶Si(100)的BNFO薄膜呈現(xiàn)了鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)，從SEM的測(cè)試結(jié)果可以看出，所制備的BNFO薄膜是致密的、無(wú)裂縫的，而且隨著退火溫度從450℃升高到750℃，薄膜的平均晶粒尺寸越來越大，晶化也越來越好。更重要的是，在750℃退火的薄膜樣品的飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到了3686emu/cm3，比其他溫度下退火的飽和磁化強(qiáng)度高近兩個(gè)數(shù)量級(jí)，其可能的原因是由于該樣品中的

3、Fe2+離子以及γ-Fe2O3雜質(zhì)所導(dǎo)致的。其次，同等濺射條件下，我們選擇了Si(100)、熔融石英以及LSAT(100)做襯底分別沉積了BNFO薄膜。結(jié)果表明，在不同的襯底上，薄膜的最佳退火溫度有所變化，但用磁控濺射方法所制備的薄膜均有比較致密的晶粒結(jié)構(gòu)，LSAT襯底上的BNFO薄膜晶粒較Si襯底上的要小，而熔融石英上的則出現(xiàn)了熔融的狀態(tài)。三種襯底上的BNFO薄膜都顯示出了很強(qiáng)的飽和磁化強(qiáng)度，其中Si襯底上最大，引起這種強(qiáng)磁的原因可能

4、是產(chǎn)生的Fe2+對(duì)薄膜原有的螺旋自旋結(jié)構(gòu)有破壞作用或者是由外延應(yīng)力引起的各向異性。
　　 同樣是采用射頻磁控濺射法，我們還成功制備了Bi3.4Nd0.6Ti3O12(BNT)薄膜。SEM結(jié)果顯示，所制備的薄膜致密、均勻、光滑且無(wú)裂縫。隨著退火溫度的升高，薄膜的晶粒尺寸增大，導(dǎo)致禁帶寬度逐漸減小，所有的樣品的折射率在可見光范圍內(nèi)都基本保持不變且薄膜透明，但各樣品的折射率隨退火溫度變化稍有不同。表明可以通過控制退火溫度來控制薄膜的光

5、學(xué)常數(shù)，例如禁帶寬度等，開發(fā)BNT薄膜在光電器件上的可能應(yīng)用。
　　 除此之外，本論文還采用共沉淀法制備了Ni0.5Co0.5Fe2O4納米粉體，并測(cè)量了樣品的結(jié)構(gòu)和磁性能，研究了退火溫度對(duì)樣品性能的影響。XRD結(jié)果表明，尖晶石結(jié)構(gòu)的Ni0.5Co0.5Fe2O4材料具有較強(qiáng)的(311)晶粒取向，晶粒大小為15.6～49.5 nm。磁性測(cè)量結(jié)果表明Ni0.5Co0.5Fe2O4粉體飽和磁化強(qiáng)度先隨退火溫度的上升而增加而后再減小，