鎳和釹共摻雜鈦酸鉍鐵電薄膜的結(jié)構(gòu)及其性能研究.pdf

1、通過(guò)對(duì)鈦酸鉍進(jìn)行摻雜改性可以使這類材料具有良好的電學(xué)和光學(xué)性能。本文采用化學(xué)溶液沉積法在Pt/TiO2/SiO2/Si襯底、ITO導(dǎo)電玻璃襯底和石英玻璃襯底上制備了（Bi，Nd）4（Ti，Ni）3O12（BNNT）鐵電薄膜，研究了退火溫度、退火氣氛、鎳摻雜量以及襯底種類對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能及光學(xué)性能的影響。主要內(nèi)容包括： 1．研究了退火溫度對(duì)BNNT薄膜結(jié)構(gòu)、形貌、電學(xué)及光學(xué)性能的影響。研究表明，薄膜為隨機(jī)取向。Pt/TiO2/

2、SiO2/Si襯底上，600℃退火的BNNT薄膜已經(jīng)有層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)形成，高于650℃退火的薄膜，結(jié)晶程度較好，掃描電子顯微鏡下觀察BNNT薄膜表面，可以看到典型的棒狀晶粒。較其它溫度下退火的薄膜，700℃退火薄膜的剩余極化最大，這是因?yàn)檩^低溫度下退火的薄膜結(jié)晶還不夠好，而高于700℃退火，會(huì)有過(guò)量的Bi揮發(fā)，并且BNNT薄膜與襯底之間可能發(fā)生反應(yīng)。700℃退火的有較好的介電性能，其介電常數(shù)高于其它溫度下退火的薄膜，而介電損耗低于其他溫

3、度下退火的薄膜。ITO導(dǎo)電玻璃襯底上，650℃退火薄膜的剩余極化比600℃退火薄膜的剩余極化要高，而介電常數(shù)低于600℃退火的薄膜。 2．研究了鎳摻雜量對(duì)BNNT薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌及電學(xué)性能的影響。研究表明，鎳和釹的摻雜沒(méi)有破壞鈦酸鉍的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。鎳的摻雜對(duì)BNT薄膜的鐵電性起到調(diào)節(jié)作用，隨鎳摻雜量的增加，BNNT薄膜的剩余極化變小，矯頑場(chǎng)降低。I—V曲線表明BNNT薄膜的電導(dǎo)行為服從空間電荷限制電流（SCLC）模型，而鎳的摻雜不

4、會(huì)引起電導(dǎo)機(jī)制的改變。ITO導(dǎo)電玻璃襯底上BNNT薄膜電學(xué)性能隨鎳摻雜量的變化規(guī)律與Pt/TiO2/SiO2/Si襯底上的類似。 3．將Pt/TiO2/SiO2/Si上襯底制備的BNNT薄膜分別在空氣、氧氣和氮?dú)庵型嘶?。氧氣氣氛中退火薄膜的c軸取向較空氣氣氛中退火的薄膜要弱，而氮?dú)鈿夥罩型嘶鸨∧さ腸軸取向比前兩者要強(qiáng)。鐵電性能測(cè)試結(jié)果跟XRD結(jié)果是一致的，氧氣氣氛中退火薄膜的剩余極化要大于其余兩種薄膜。 4．分別在Pt/