TiO-,2-過渡層對(duì)BiFeO-,3-薄膜微結(jié)構(gòu)和鐵電磁性質(zhì)的影響.pdf

1、鐵電磁材料是一種因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)參數(shù)的有序而導(dǎo)致鐵電性和磁性同時(shí)存在和具有磁電耦合性質(zhì)的材料。這種磁和電的相互控制在磁存儲(chǔ)介質(zhì)、解決感性器件和容性器件的相互干擾問題以及自旋電子器件等諸多方面有著極其重要的應(yīng)用前景。 作為一種典型的單相鐵電磁材料，純相的鉍鐵氧(BiFeO<,3>，簡寫為BFO)具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，是少數(shù)在室溫下同時(shí)具有鐵電性和磁性的材料之一，室溫下呈反鐵磁有序(尼爾溫度為380℃)和鐵電有序(居里溫度為810℃)。在目前的鐵

2、電磁材料研究中，因?yàn)锽iFeO<,3>在室溫下呈現(xiàn)鐵電性和磁性共存的特性而成為人們研究的熱點(diǎn)。 目前，TiO<,2>在制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電薄膜如Bi<,4>Ti<,3>O<,12>、Pb(Zr，Ti)O<,3>、CaBi<,4>Ti<,4>O<,15>的過程中作為過渡層引入，能有效地改善鐵電薄膜的電學(xué)性能。但是還未見到在制備BFO薄膜時(shí)加入TiO<,2>作為過渡層的報(bào)道。已有的研究表明，BFO薄膜在Si襯底上是較難獲得純相的。本

3、論文的出發(fā)點(diǎn)是利用TiO<,2>過渡層來調(diào)節(jié)BFO薄膜在Si襯底上的生長。 本文采用溶膠一凝膠方法分別在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO<,2>/Si(100)襯底上制備BFO薄膜，通過比較來探索TiO<,2>過渡層對(duì)：BFO薄膜結(jié)構(gòu)、表面形貌以及電學(xué)和磁性等方面的影響。研究發(fā)現(xiàn)，通過加入約10nm厚度的TiO<,2>過渡層，在兩種襯底上均制備出了純相BFO薄膜，而未加過渡層的薄膜均有雜相存在。與未加TiO<,2>過

4、渡層相比較，BFO/TiO<,2>薄膜表面顆粒大小更加均勻、致密、平整。在室溫10kHz下沉積在pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底上的薄膜損耗從0.094.下降到0.028；而薄膜的介電常數(shù)變化不大，分別為177和161。在室溫下同時(shí)測(cè)得了薄膜的電滯回線和磁滯回線。BFO/TiO<,2>薄膜的飽和磁化強(qiáng)度為17 emu/cm<'3>，在600 kV/cm電場下，剩余極化強(qiáng)度為9.8μC/cm<'2>。研究表明，TiO<,2>過渡層能夠