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BiFeO3/Bi3.25La0.75Ti3O12双层多铁薄膜的制备及性能研究

作 者: 李玉斌
导 师: 于军
学 校: 华中科技大学
专 业: 微电子学与固体电子学
关键词: 多铁材料 铁酸铋 溶胶-凝胶 射频磁控溅射 BFO/BLT双层薄膜
分类号: O484.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 23次
引 用: 0次
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内容摘要


近几年来,多铁材料由于其同时具有铁电性和铁磁性而成为人们研究的焦点,被认为在信息存储、自旋电子器件、传感器等领域有广阔的应用前景。在单相多铁材料中,BiFeO3(BFO)是极少数在室温下同时具有铁电性和铁磁性的材料,备受人们的青睐。本论文在对BFO靶材和薄膜条件、性能测试表征的基础上,进一步探索研究了BFO/BLT双层薄膜的最佳制备工艺与多铁性能。针对BFO材料对温度敏感而难以获得纯相的样品,制备BFO靶材使用改进的固相烧结工艺,升温过程采用快速升温的方法,迅速升温至820℃保持20min后降到室温。由于升温速度很快,跳过了BFO材料极为敏感的温度区间,从而避免了杂相的生成。在成功制备出纯相的可用于溅射的BFO靶材的基础上,使用磁控溅射法制备BFO薄膜,通过调节不同的工艺参数,得到了磁控溅射法制备BFO薄膜的最佳工艺。采用溶胶-凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/ p-Si(100)衬底上制备了BLT铁电薄膜。薄膜呈随机取向,没有杂相的生成;且具有很好的铁电性,2Pr为36.4μC/cm2,2Ec约为246 kV/cm。通过制备BFO/BLT双层薄膜结构改善了薄膜性能。BLT层的引入在一定程度上抑制了BFO中少量的杂相,而且抑制了BFO薄膜中存在的部分晶粒异常长大现象。由于BFO薄膜晶粒的均匀性致密性得到改善等原因,薄膜样品漏电流性质得到改善,漏电流密度下降了一到两个数量级。由于漏电流密度的减小,使样品可以承受更高的测试电压而不被击穿,得到了饱和的电滞回线,铁电性得到了极大的改善,2Pr为12.4μC/cm2。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
1 绪论  7-16
  1.1 多铁材料的基本性质及应用前景  7-12
  1.2 铁酸铋的结构、基本特性及研究进展  12-14
  1.3 本文的研究目的和主要内容  14-16
2 铁电-铁磁薄膜的制备工艺及性能表征方法  16-24
  2.1 铁电-铁磁薄膜制备的几种方法  16-19
  2.2 铁电-铁磁薄膜的性能表征方法  19-23
  2.3 本章小结  23-24
3 BFO 铁磁性材料的制备与性能表征  24-38
  3.1 BiFeO_3 陶瓷的制备与性能表征  24-30
  3.2 BiFeO_3 薄膜的制备与性能表征  30-37
  3.3 本章小结  37-38
4 BFO/BLT 多铁复合薄膜的制备与性能研究  38-51
  4.1 引言  38
  4.2 Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12) 铁电薄膜的制备与性能研究  38-43
  4.3 BFO/BLT 双层薄膜的制备  43
  4.4 BFO/BLT 双层薄膜的性能研究  43-49
  4.5 本章小结  49-51
5 全文总结  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-59
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文  59

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的性质
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