BiFeO3薄膜的制備及其鐵性研究.pdf

1、多鐵性材料是同時(shí)具有鐵電性、鐵磁性、鐵彈性中至少兩種特性的多功能材料。鐵酸鉍（BiFeO3）是目前少數(shù)能在室溫下同時(shí)具有鐵電性和反鐵磁性的一種多鐵性鐵電材料，在研制新型的存儲器、集成電路、磁傳感器以及自旋電子器件等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。本論文對BiFeO3鐵電薄膜材料進(jìn)行深入的研究。利用磁控濺射方法（Magnetron Sputtering）制備了BiFeO3薄膜，應(yīng)用X射線衍射儀（XRD）、原子力顯微鏡（AFM）、鐵電測試儀（Pre

2、cision LC unit）和振動樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）研究薄膜樣品的微觀結(jié)構(gòu)、結(jié)晶狀況、表面形貌以及鐵電性和鐵磁性能。論文的主要內(nèi)容如下：
　　 1.采用磁控濺射法在Pt/Ti/SiO2/Si(111)基片上制備了多晶BiFeO3薄膜，探索薄膜制備過程中的工藝參數(shù)，分析沉積氣壓、退火溫度對BiFeO3薄膜結(jié)構(gòu)的影響，制備出性能優(yōu)異的BiFeO3薄膜。研究Pt/BFO/Pt電容器的鐵電性能、漏電流密度等特性，并探究其導(dǎo)電機(jī)理。<

3、br>　　 2.在SrTiO3(STO)(001)襯底上成功生長了外延BiFeO3薄膜，討論生長溫度對BiFeO3結(jié)構(gòu)的影響。綜合考慮工藝條件對BiFeO3薄膜鐵電性能的影響，歸納出制備BiFeO3薄膜最佳的工藝條件。對不同上電極材料的BiFeO3薄膜電容器漏電流密度和鐵電性能進(jìn)行分析，主要對SrRuO3/BiFeO3/SrRuO3異質(zhì)結(jié)的電學(xué)特性、漏電流及其導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)研究。
　　 3.制備BiFe0.95Mn0.05O

4、3外延薄膜，研究生長溫度對BiFe0.95Mn0.05O3 薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Mn的摻雜能有效的提高BiFeO3薄膜的剩余極化強(qiáng)度， SrRuO3/BiFe0.95Mn0.05O3/SrRuO3電容器具有較好的電滯回線、抗疲勞特性和保持特性。
　　 4.采用第一性原理對鐵電材料Bi4Ti3O12經(jīng)歷氮?dú)浠旌蠚夥胀嘶鸷箬F電性能退化機(jī)制進(jìn)行理論研究。分析體系總能量、電子云密度分布以及電子結(jié)構(gòu)的總能態(tài)密度的變化。結(jié)果表明，