溶膠凝膠法制備BiFeO3薄膜及磁性研究.pdf

1、本文選用硝酸鹽為原料，檸檬酸為絡(luò)合劑，采用溶膠凝膠(Sol-Gel)法制備了BiFeO3薄膜材料。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究了不同前驅(qū)體溶膠對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)對(duì)制備BiFeO3薄膜的熱處理溫度、時(shí)間等條件進(jìn)行了一系列的優(yōu)化，并且研究了薄膜中成分的均勻性。在此基礎(chǔ)上分別研究了A位和B位替代對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和磁性能的影響。主要的研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.研究了不同溶膠凝膠制膜工藝對(duì)BiFeO3薄膜結(jié)構(gòu)的影響。采用溶膠凝膠方法，以金屬硝酸鹽為原料，以

2、檸檬酸為絡(luò)合劑制備了BiFeO3薄膜。實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果表明，當(dāng)溶膠中檸檬酸與金屬離子的配比量為2∶1，pH值為8時(shí)可制備均勻穩(wěn)定的前驅(qū)體溶膠。每層濕膜先升溫到210℃并保溫10分鐘，然后再升溫到390℃保溫10分鐘，多次重復(fù)直至薄膜達(dá)到目標(biāo)厚度。最后薄膜的熱處理溫度為500℃，保溫5min。通過以上工藝可以制備出室溫下具有弱亞鐵磁性的純相BiFeO3薄膜。
　　2.參照純相BiFeO3薄膜的制備工藝制備了A位Nd替代的NdxBi1-x

3、FeO3薄膜。綜合XRD和AFM的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻雜量為10％時(shí)可以得到結(jié)晶程度良好、晶粒直徑較小的薄膜。該薄膜的磁性能得到提高，飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到38.1emu/cm3。該磁性取決于替代引起的薄膜內(nèi)螺旋反鐵磁結(jié)構(gòu)的破壞，另外，稀土離子的摻入也會(huì)對(duì)薄膜磁性有一定的增益作用。
　　3.參照純相BiFeO3薄膜的制備工藝制備了B位Cr替代的BiFe1-xCrxO3薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，3％的鉻替代就會(huì)影響薄膜結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)Bi25FeO40相，并且