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文檔簡介
1、華中科技大學博士學位論文BiFeO薄膜的溶膠凝膠方法的制備、摻雜及電磁性質(zhì)的研究姓名:劉紅日申請學位級別:博士專業(yè):材料物理與化學指導教師:劉祖黎20061112華中科技大學博士學位論文IV相對ITO玻璃襯底,PtTiSiO2Si襯底上的BiFeO3薄膜表現(xiàn)出小的介電色散。主要因為BiFeO3薄膜與Pt電極之間具有良好的界面。在相同退火溫度下制備的BiFeO3薄膜中,以LaNiO3Si(111)襯底上的鐵電性最強,450℃到600℃退火
2、的薄膜的雙剩余極化強度分別為6.4μCcm2,8.2μCcm2,12.8μCcm2和2.3μCcm2。通過剖面透射電鏡分析觀察到了600℃退火的薄膜中存在嚴重的界面反應界面反映生成的界面層分擔了大部分測試電壓應致使加在薄膜層上的測試電場降低,介電性質(zhì)惡化。另外,薄膜的漏電流隨退火溫度的升高而增加,主要因為高的退火溫度導致晶粒邊界連通所致。對于LaNiO3SiO2Si襯底上的BiFeO3薄膜,其取向決定于退火工藝。逐層退火有利于薄膜外延生
3、長而獲得擇優(yōu)取向,而一次性退火則不利于薄膜的擇優(yōu)取向生長。兩薄膜的鐵電性和介電性質(zhì)由薄膜的結(jié)晶程度和取向共同決定。漏電導特性分析表明兩薄膜由歐姆型電導向空間電荷限制的電導轉(zhuǎn)化的電壓相同。(2)加入La(NO3).6H2O,參照純BiFeO3薄膜的制備工藝制備了A位La替代的Bi1-xLaxFeO3薄膜,替代前后的容忍因子分別為0.8479和0.8486,因此能夠形成穩(wěn)定的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。XRD測試表明直到x=0.20,所有的薄膜都呈現(xiàn)良好的
4、R3m結(jié)構(gòu),沒有結(jié)構(gòu)失調(diào)的現(xiàn)象出現(xiàn),并且所有的薄膜均呈完全的隨機取向。其中x=0.10的薄膜具有最強的鐵電性,相應的2Pr為4.40μCcm2。通過A位的10%的La替代,薄膜的鐵電性得到了增強,雙剩余極化強度從3.35μCcm2提高到了4.40μCcm2,增強的鐵電性來自La替代導致的薄膜的取向變化和晶格形變。同時介電性質(zhì)得到了提高,10kHz的測試頻率下的相對介電常數(shù)由未替代的120增加到10%替代的165。此外,漏電流得到了顯著的
5、限制,相同測試電壓下20%La替代的薄膜的漏電流比未替代的薄膜減少了3~5個數(shù)量級。(3)B位Zr、Ti替代加入Zr(NO3)3.5H2O和Ti(C4H9O)4,參照純BiFeO3薄膜的制備工藝,在LaNiO3SiO2Si,ITOglass等襯底上制備了BiFe1-xTixO3+δ薄膜和BiFe1-xZrxO3+δ薄膜。在LaNiO3Si襯底上制備的600℃退火的BiFe1-xTixO3+δ薄膜,x=0時呈完全的隨機取向,當x=0.05
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