鐵電與鐵氧體薄膜的制備及性能研究.pdf

1、在單晶硅Si(100)上用LaNiO3(LNO)作為緩沖層，采用化學(xué)沉積法制備Bi3.15La0.85Ti3O12(BLT)薄膜。樣品分別在600℃下氧氣和氮?dú)鈿夥罩型嘶?。X射線衍射結(jié)果顯示，在氧氣氣氛下，薄膜呈現(xiàn)純的鈣鈦礦相，并呈混合取向生長(zhǎng)。表面形貌結(jié)果顯示，樣品的晶粒直徑大概是50 nm。在氧氣和氮?dú)庵型嘶?，BLT的剩余極化和矯頑場(chǎng)分別為54.32μC/cm2和30.46 kV/cm,42.74μC/cm2和43.35 kV/cm

2、。在相同的電壓下，在氧氣中退火的樣品，漏電流比在氮?dú)庵械牡鸵粋€(gè)數(shù)量級(jí)。在單晶硅以及添加LNO緩沖層的樣品中發(fā)現(xiàn)，薄膜的飽和磁化強(qiáng)度分別為0.057 emu/cm3和0.112 emu/cm3，由此可見LNO緩沖層可以增強(qiáng)薄膜的磁性能。
　　采用化學(xué)沉積法將Ni0.5Zn0.5Fe2O4(NZFO)薄膜生長(zhǎng)在單晶硅襯底上，并以LaNiO3(LNO)作為緩沖層。制備的樣品在600℃下分別采用氧氣和氮?dú)鈿夥胀嘶?。X射線衍射結(jié)果顯示，在氧

3、氣氛下，樣品呈混合取向生長(zhǎng)，而在氮?dú)鈿夥障?，樣品沿a軸取向生長(zhǎng)。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡顯示，在不同的氣氛下，晶粒的大小基本沒有變化，大約為20 nm。鐵電性能測(cè)試結(jié)果是在氧氣和氮?dú)庵型嘶?，樣品的剩余極化分別是22.21μC/cm2和82.34μC/cm2。樣品的取向生長(zhǎng)，氧空位以及由于鐵酸鋅鎳薄膜和鎳酸鑭的熱膨脹系數(shù)不同而造成的應(yīng)力應(yīng)變，使得薄膜的鐵電性能得以增強(qiáng)。磁性能測(cè)試結(jié)果顯示在氧氣氛下，樣品的飽和磁化強(qiáng)度是0.767 emu/cm3，而

4、在氮?dú)鈿夥障?，飽和磁化?qiáng)度減小。在低電場(chǎng)作用下(E＜300 kV/cm)，漏電流的主導(dǎo)機(jī)制是歐姆機(jī)制和肖特基機(jī)制，在高電場(chǎng)作用下(E＞300 kV/cm)，是空間電荷限制電流機(jī)制起主要作用。
　　采用化學(xué)沉積法，在單晶硅上分別制備Bi4Ti3O12(BiT)和Bi2Ti2O7(BTO)薄膜。樣品在600℃氧氣氛中退火。并研究了樣品的相結(jié)構(gòu)，表面形貌，鐵電性能，磁性能，Ⅰ-Ⅴ特性以及抗疲勞特性。XRD結(jié)果顯示，薄膜均呈現(xiàn)混合取向。原

5、子力顯微鏡結(jié)果顯示薄膜的平均粗糙度為18nm。BiT和BTO薄膜的剩余極化大約分別為15μC/cm2和10μC/cm2。與BTO薄膜相比，BiT薄膜有較低的漏電流和較好的抗疲勞特性，并首次發(fā)現(xiàn)室溫下，在BiT和BTO薄膜中存在磁性能。
　　采用共沉淀法制備了NixZn1-xFe2O4(NZFO，x=0.2，0.3，0.4和0.5)陶瓷，并研究成分對(duì)介電性能的影響。X射線衍射結(jié)果顯示樣品呈現(xiàn)了完美的尖晶石相，隨著鎳含量的增多，晶格點(diǎn)

6、陣參數(shù)減小。在頻率1到100 kHz頻率下測(cè)介電常數(shù)隨溫度的變化關(guān)系。隨著頻率增大，介電常數(shù)的最高值變得更為寬闊，并且峰值向高溫方向移動(dòng)，這就證實(shí)了弛豫現(xiàn)象的存在。通過計(jì)算，在不同的溫度區(qū)域，有兩個(gè)活化能值，分別為0.96和0.43 eV。Cole-Cole圖呈現(xiàn)一個(gè)半圓，屬于非理想德拜弛豫。隨著鎳含量的增大，晶界電阻增大。根據(jù)修正后的居里外斯定律我們得到的彌散相變從1.66到2.02逐漸增大。
　　此外，我們采用化學(xué)沉積法制備了