雙鈣鈦礦Bi2NiMnO6多鐵薄膜的制備與性能研究.pdf

1、Bi2NiMnO6(BNMO)是標(biāo)準(zhǔn)的雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物，它是一種可以同時具有鐵電性和鐵磁性的多功能材料。在BNMO薄膜中科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了很強的磁電耦合效應(yīng)。本文采用簡單的化學(xué)溶液沉積法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)襯底上制備雙鈣鈦礦BNMO薄膜、Bi2NiMnO6/La2NiMnO6(BNMO/LNMO)雙層異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜、Bi2NiMnO6/LaNiO3(BNMO/LNO)薄膜，也利用磁控濺射法沉積SrTiO3(STO

2、)緩沖層改良BNMO薄膜的性能。研究薄膜相結(jié)構(gòu)，表面和斷面形貌，鐵電性能，鐵磁性能和漏電流機制。
　　 在Pt襯底上制備了雙層BNMO/LNMO薄膜。XRD結(jié)果表明薄膜為菱形結(jié)構(gòu)，其空間點群為R3空間群。從薄膜的表面及橫截面的SEM顯微照片，可以明顯地計算出平均晶粒尺寸為5-10nm，薄膜的厚度約100nm。在室溫下測得了鐵電電滯回線，得到薄膜飽和極化強度約5.6μC/cm2。漏電流密度曲線分析表明，歐姆機制，空間電荷限制電流和

3、陷阱填充限制機制在不同的應(yīng)用電場下發(fā)揮了主導(dǎo)作用。
　　 采用磁控濺射法制備STO緩沖層薄膜，再利用化學(xué)溶液沉積法制備BNMO薄膜。原子力顯微鏡圖像表明，BNMO/STO薄膜的均方根粗糙度(RMS)為33.4nm。BNMO薄膜和BNMO/STO薄膜的剩余極化值分別為6.42μC/cm2和8.24μC/cm2，矯頑場分別為100kV/cm和36kV/cm。STO緩沖層有效地提高了BNMO薄膜剩余極化和降低了BNMO薄膜的矯頑電場。

4、
　　 在Pt襯底上制備了以LNO為緩沖層的BNMO薄膜。測試了薄膜的鐵電性能和漏電流，我們得到了均勻?qū)ΨQ的鐵電電滯回線，飽和極化強度為1.59μC/cm2，剩余極化強度為0.34μC/cm2，矯頑電場為0.63kV/cm，雖然LNO緩沖層沒有提高BNMO薄膜的極化強度，但是很好地改善了電滯回線形狀。漏電流密度曲線表明BNMO/LNO薄膜表現(xiàn)出了負(fù)微分電阻現(xiàn)象。
　　 另外我們還采用共沉淀法制備BNMO粉末，首先在350