多鐵性BiFeO3薄膜和Fe3O4-BiFeO3復合薄膜的結(jié)構(gòu)、磁性和鐵電性.pdf

1、磁電材料是一種同時具有鐵磁(反鐵磁)/鐵電性和磁電耦合特性的功能材料，它可以實現(xiàn)電寫磁讀并降低能量損耗，因此多鐵性材料具有重要的應(yīng)用價值。BiFeO3是目前發(fā)現(xiàn)的唯一具有反鐵磁性和鐵電性的室溫多鐵材料，因磁性較弱難以實現(xiàn)強磁電耦合效應(yīng)而限制了其在磁電存儲器方面的應(yīng)用。我們通過制備Fe3O4/BiFeO3鐵磁/鐵電復合薄膜實現(xiàn)了磁性增強，并且發(fā)現(xiàn)了界面強磁電耦合效應(yīng)。
　　本論文用磁控濺射法制備了多晶和外延BiFeO3薄膜、外延Fe

2、3O4薄膜以及Fe3O4/BiFeO3異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)，并對它們的結(jié)構(gòu)、磁學性質(zhì)和鐵電特性進行了實驗研究。
　　不同退火條件下制備的多晶和外延BiFeO3薄膜均為純相正分ABO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，薄膜的致密性和外延特性隨著氧分壓的增加而提高。由于BiFeO3具有~62nm周期長度的G型螺旋磁結(jié)構(gòu)，外延BiFeO3薄膜的磁化強度隨薄膜厚度的增大而單調(diào)減小。不同條件下退火的BiFeO3薄膜的電流-電壓測量曲線表明薄膜的整流效應(yīng)與氧空位的填充和

3、缺失密切相關(guān)，這是由于改變退火條件(如氧分壓)可以調(diào)控氧空位的密度，而氧空位是鐵電薄膜中產(chǎn)生漏電流的主要原因。
　　Fe3O4/BiFeO3異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)的飽和磁化強度與BiFeO3薄膜厚度存在反比例變化關(guān)系，尤其是在BiFeO3薄膜厚度降低到~22nm時，與單層BiFeO3薄膜和Fe3O4薄膜相比，F(xiàn)e3O4/BiFeO3異質(zhì)結(jié)的飽和磁化強度值增大了33％，其物理機制是在外加磁場的作用下，F(xiàn)e2BO4/FeO界面層處的兩相通過軌道