Pr和Dy共掺杂BiFe0.97Mn0.03O3薄膜制备及多铁性能研究.pptVIP

1、Fe离子价态波动 2、Bi挥发导致氧空位增加 复合膜能有效改善薄膜的性能，同时增加材料的功能性 复合膜中的界面效应使得BiFeO3相中的氧空位被部分填补所致 制备方法 (1)脉冲激光沉积法(PLD) 成膜快，薄膜和靶材化学计量比严格一致 (2)化学溶液法(CVD) 成分易空，适合制备多层复合膜 (3)分子束外延法 可获得原子级厚度与平整度 (4)金属有机化学气相沉积(MOCVD) 衬底温度低，沉积快，膜均匀，重复性好 缓冲层：ITO/FTO 氧化铟锡 氧化锡 * * 掺Pr后没有明显改变BFO的R3c结构，三强峰均与标准卡片（PDF86-1518）符合良好。图中可见。未出现杂相峰。 随着掺杂，32°附近的(104)和(110)晶面峰重合并向高衍射角移去。 //（不要了） X=0.10反常，32°附近的两个最强峰与22.4°的次强峰反常，可能是制备中认为因素所致 // * (a)晶粒细小，尺寸均匀，但是孔洞多 (b)晶粒较小，有部分晶粒长大，薄膜致密，有少量分布均匀的细小孔洞 (c)薄膜厚度580nm，薄膜与SnO2基板层结合良好，薄膜表面平整。 * 介电常数x=0.10时最大，介电损耗也是最大。 X=0.05时最好，有较大的介电常数和最小的损耗，同时介电常数随频率下降速度最慢。 * 漏电流在掺杂15%，20%时较小 20%时，440kV/cm左右即击穿 15%时，耐压值高，漏电流增加速率最小。 * 掺杂15%时薄膜的电滞回线矩形度最好，且剩余极化值较大，其铁电性能最佳。矫顽场附近的极化值改变很大。 * Dy掺入后，薄膜晶体结构无明显变化。但是XRD分析表明，在25.7°出现了一个Bi2Fe4O9的杂相峰。 * X=0.05 晶粒尺寸约100nm，分布有少量孔洞。 X=0.06 晶粒尺寸大小无明显变化，但是孔洞明显增多。 (c)说明膜表面不是很平整 * X=0.05时，薄膜的介电常数最大，介电损耗也最大。 随着Dy掺杂量的增加， X=0.04时，薄膜的介电常数随频率的增加而下降的速率最小，介电损耗上升也最慢。 * 漏电流同样是x=0.04时最小 X=0.05时，在480kV/cm场强附近漏电流密度有突变，可能是高场强导致晶体内部结构发生改变引起的。 * X=0.04时薄膜的电滞回线矩形度最好，在1029kV/cm场强下，剩余计划值达到79.7μC/cm2 (c)(d)两图的电滞回线已严重变形 * R3c主体结构未变，无杂相，32.1°(110)晶面峰略微向高衍射角移去，说明Sr掺杂使薄膜中晶体结构发生了微小变化。 * (a)图，薄膜中晶粒细小，尺寸约70nm，薄膜致密，无孔洞。 随着掺杂量增加，薄膜缺陷增多。 (b)图有少量孔洞，晶粒大小不均匀。 (c)图有大量孔洞 (d)图晶粒大小不一，表面粗糙不平 * X=0.02时，薄膜的介电常数最小，但是频率稳定性最好，且介电损耗也最小 * 漏电流密度也最小。耐压值也较高。 * X=0.02时薄膜的电滞回线矩形度最好，剩余极化值在1034kV/cm下达到121.1μC/cm2，同时，（c)(d)薄膜在高于800kV/cm时都击穿了，也说明(a)的耐压值最高。铁电性能最好 * S U S T 材料科学与工程学院—— S U S T Pr和Dy共掺杂BiFe0.97Mn0.03O3薄膜的制备及多铁性能研究 主要内容 主要内容： * 1 引言 2 实验 3 分析 4 结论 1 引言 多铁材料的应用 * 电压 产生极化 “0” “1” 原子移动 电场 BaTiO3为钙钛矿结构，具有对称结构，无自发极化。单晶BiFeO3具有菱方钙钛矿结构，属于R3c空间群。室温下单胞菱形钙钛矿结构的BiFeO3是由立方结构沿着[111]方向拉伸而成。Bi3+离子相对Fe-O八面体发生位移，导致结构不均匀而产生极化。 BiFeO3 晶体的结构 BaTiO3晶胞结构 晶体结构 * 降低BiFeO3薄膜中的漏电流，增强性 能的方法 ： (1) 离子掺杂改性 (2) 制备多层复合膜 (3) 改进制备工艺 (4) 加入缓冲层 改性方法 * 2 实验 2.1 实验内容 （1） A位Pr掺杂，研究Bi1-xPrxFe0.97Mn0.03O3薄膜的 铁电性能 （2） A位Pr、Dy共掺杂，研究 Bi0.85-xDyxPr0.15Fe0.97Mn0.03O3薄膜的铁电性能 （3） A位Pr、Sr共掺杂，研究 Bi0.85-xSrxPr0.15Fe0.97Mn0.03O3薄膜的铁电性能 实验 * 2.2 实验流程 实验原料 + 有机