鐵酸鉍基多鐵性氧化物的外延生長及摻雜改性研究.pdf

1、單相多鐵性材料鐵酸鉍(BiFeO3)在室溫下同時(shí)具有鐵電性和反鐵磁性，此外還具備半導(dǎo)體特性及光催化性能，因此在多態(tài)存儲(chǔ)器、自旋電子學(xué)、光電效應(yīng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題選用多鐵性材料錳酸鈥(HoMnO3)和錳酸釔(YMnO3)對(duì) BiFeO3進(jìn)行摻雜改性，利用脈沖激光沉積法制備高質(zhì)量的外延薄膜，研究工藝參數(shù)及摻雜含量對(duì)于薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌及電學(xué)、磁學(xué)性能的影響。
　　以0.9BiFeO3-0.1HoMnO3薄膜作為研究對(duì)象

2、，實(shí)現(xiàn)了襯底種類、沉積溫度、薄膜厚度及脈沖能量等工藝參數(shù)對(duì)于薄膜生長的調(diào)控。在(001)-SrTiO3襯底上制備得到高質(zhì)量的外延薄膜，在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si襯底上制備得到隨機(jī)取向的薄膜。研究了外延應(yīng)力對(duì)于薄膜自發(fā)極化的影響，隨著薄膜厚度的增加，外延應(yīng)力逐步釋放，薄膜的向上自發(fā)極化和微觀壓電性能減弱。同時(shí)，探索了BiFeO3納米陣列的制備工藝，發(fā)現(xiàn)在脈沖能量為70mJ、脈沖頻率為4Hz時(shí)，薄膜結(jié)晶性能良好，且具有縱向生

3、長的趨勢(shì)，這對(duì)于后續(xù)利用脈沖激光沉積法制備納米陣列的研究具有重要的啟發(fā)。
　　采用脈沖激光沉積法制備(1-x)BiFeO3-xHoMnO3(x=0.05，0.10，0.15)系列薄膜。所制備的0.95BiFeO3-0.05HoMnO3薄膜具有外延結(jié)構(gòu)。壓電力顯微鏡觀測(cè)其鐵電疇發(fā)現(xiàn)，溫度升高會(huì)激發(fā)薄膜內(nèi)的自由電荷從而破壞薄膜的鐵電性。隨著HoMnO3摻入量的增加，薄膜的電阻率稍有降低，而磁學(xué)性能有先增大后減小的趨勢(shì)。對(duì)于薄膜的光學(xué)性