La0.5Sr0.5CoO3底电极上BiNdFeO3薄膜电性质.pdfVIP

助 能 财 许 刘红日，王秀章 (湖北师范学院物理系，湖北黄石435002) 摘要：用溶胶．凝胶方法在Lao．5sro．sc003底电极上制 备了纯的和10％A位Nd替代的BiFe03薄膜。对薄膜发现电滞回线的饱和性和铁电性都得到了增强，增强的 的结构、形貌和电性质进行了研究。Ⅺ①研究表明两 薄膜呈随机取向．而sEM测试结果表明，通过Nd替旋型自旋结构从而导致磁性增刮引。制备方法多采用脉 代，构成薄膜的晶粒显著减小，表面出现了针孔．铁电 冲激光沉积方法或射频磁控溅射方法，关于溶胶．凝胶 性研究表明，通过N．d替代，薄膜的铁电性得到显著增 强，剩余极化强度由1．87心，cm2增加到3．1l川：／cm2．而 漏电流特性测试表明，Nd替代有效地限制了BiFe03薄化物，目前尚无作为底电极制备BFO基的多铁薄膜的报 膜在正向偏压下的漏电流． 关键词： BiFe03薄膜；Nd替代；铁电性；漏电流 中图分类号： rIN386 文献标识码：A 薄膜，通过10％的Nd替代，获得了相对大的剩余极化， 文章编号： 1001．9731(2007)增刊．0848．04并对替代后薄膜的结构、形貌和电性质进行了研究。 1 引 言 2实验 多铁材料是一种集磁性和铁电性于一体的材料，也 技称为磁电材料。磁电材料中同时存在的磁性和铁电性 来自其序参数的耦合。该材料互补了纯的(反．)铁电 或(反．)铁磁材料的不足而同时呈现电和磁的有序性【11， 而铁电性和磁性的共存使得在这种材料中电场可以诱 导产生磁场，同时磁场也可以诱发电极化，此性质被称 退火过程中的Bi损失)，再将两溶液混合搅拌，加入适 为磁电效应【2】。这种磁和电的相互控制在磁存储器件方 量的乙酸酐脱水，最后加乙二醇甲醚将溶液浓度调至 面有着极其重要的应用前景。 BiFe03(BFO)是一种典型的单相多铁材料，最近 因为通过在钙钛矿单晶衬底上的外延生长获得了极强 获得的稳定前驱体溶液能在空气中露置一周无沉淀出 的铁电性而受到广泛关注。BiFe03薄膜通用的制备方法 是脉冲激光沉积方法，磁控溅射方法等。目前关于溶胶． 凝胶制备方法的报道相对较少。无论采用何种制备方法， 大的漏电流是纯相的BiFe03薄膜的一个基本特点【31。这 一特点主要源于Fe3+的价态波动导致的氧空位。通过A 位的替代，能够导致AB03型钙钛矿材料的结构和介电性热溶于冰乙酸中，以上3种原料的摩尔比为l：l：2， 能方面的改进，同时能够有效地限制薄膜的漏电流。 然后将3种溶液混合搅拌，最后用乙二醇甲醚将溶液的 目前已经对BFo进行了A位的L丑和Nd替代改性【4】， 酮中用超声反复清洗。制各LsCO底电极时每层薄膜以 B位的Ti和Mn的替代改性15．6】，同时还进行了Cr的掺 杂改性【7】。通过改性，使得BFO薄膜的铁电性得到了 极大的增强，同时磁性也得到改进。通过替代改性的研 究可以更加深入的理解BFO薄膜中磁性、铁电性、介 电性、漏导特性等性能的起源。因此对BFO进行替代 改性是一个有趣而广泛的课题。尽管已经有了对BF0 层薄膜以4000 的A位La和Nd替代的报告，但是已有的工作中的 ·基金项目：湖北省教育厅基金资助项目(Q200722002)；黄石市科技局和湖北师范学院重点资助项目(2006A15) 收到稿件日期：2007．04．29 通讯作者：刘红日 作者简介：刘红日(1973一)，副教授，博士，主要从事铁电薄膜和多铁薄膜的研究。 刘红日等：La0．5Sro．5C003底电极上的BiNdFe03薄膜的电性质 膜上表面通过射频磁控溅射沉积上直径为0．2I啪的Pt 由图可见，薄膜具有均匀的厚度，薄膜与LSCO底 顶电极，再在300℃退火10IIlin以获得充分接触。薄膜 电极之间有清晰的界面。通过图3可得到薄膜的厚度约 的结构用Ⅺ王D分析，表面和剖面形貌用扫描隧道显微镜 为500nm。 work 分析