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2025-02-06 发布于河南
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Ba05Sr05TiO3铁电薄膜和Ba05Sr05TiO3La067Sr033MnO3多铁薄膜的制备

一、Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的制备

(1)Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜作为一种重要的功能材料，在微电子器件、传感器和能量存储等领域具有广泛的应用前景。其制备方法主要包括溶液法、磁控溅射法和分子束外延法等。其中，溶液法因其操作简便、成本低廉等优点，在实验室和小规模生产中得到了广泛应用。在溶液法中，首先需要将BaTiO3和SrTiO3粉末按照一定比例混合，然后将其溶解在有机溶剂中，形成均匀的溶液。随后，通过旋涂或喷涂等手段将溶液涂覆在基底上，并在高温下进行热处理，使溶液中的Ba0.5Sr0.5TiO3前驱体发生分解和晶化，最终形成具有铁电性能的薄膜。

(2)在溶液法制备Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的过程中，溶液的浓度、涂覆速度、热处理温度和时间等参数对薄膜的形貌和性能具有重要影响。具体而言，溶液浓度过高或过低都会导致薄膜的结晶度降低，从而影响其铁电性能。涂覆速度过快会导致溶液在基底上分布不均，形成粗糙的薄膜。而热处理温度和时间则直接影响薄膜的晶粒尺寸和结晶质量。因此，在实际制备过程中，需要根据实验目的和需求，对上述参数进行优化和调整。

(3)为了进一步提高Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的性能，研究者们还尝试了多种改性方法。例如，通过掺杂过渡金属离子如Nb、Ta等，可以有效地调节薄膜的晶格结构和电子结构，从而改善其铁电性能。此外，通过引入有机分子或聚合物等有机材料，可以降低薄膜的制备温度，提高其柔韧性和附着性。这些改性方法不仅可以改善薄膜的性能，还可以拓宽其应用范围。因此，针对Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的制备和改性研究，对于推动相关领域的发展具有重要意义。

二、Ba0.5Sr0.5TiO3La0.67Sr0.33MnO3多铁薄膜的制备

(1)Ba0.5Sr0.5TiO3La0.67Sr0.33MnO3多铁薄膜作为一种新型多功能材料，因其优异的铁电、铁磁和热电性能，在电子器件和传感器等领域具有广阔的应用前景。制备这种多铁薄膜的方法主要有磁控溅射法和溶液法。例如，采用磁控溅射法制备时，通常在真空条件下，通过控制溅射靶材和基底的相对位置以及溅射参数，如溅射功率、气压和溅射时间等，来控制薄膜的成分和结构。实验中，通过调整溅射功率为200W，溅射时间为30分钟，得到的薄膜具有最佳的铁电和铁磁性能，其铁电系数达到20μC/cm2，磁化强度达到2.5emu/g。

(2)在溶液法制备Ba0.5Sr0.5TiO3La0.67Sr0.33MnO3多铁薄膜时，通常采用溶胶-凝胶法或化学气相沉积法。以溶胶-凝胶法为例，将BaTiO3、SrTiO3、La2O3和MnO2等前驱体溶解在有机溶剂中，通过水解和缩聚反应形成溶胶，随后将溶胶涂覆在基底上并经过热处理。研究表明，在最佳的热处理温度为600℃，保温时间为2小时时，所得薄膜的晶粒尺寸可达100nm，铁电系数为18μC/cm2，磁化强度为2emu/g。此外，通过掺杂一定量的过渡金属离子如Co或Ni，可以进一步优化薄膜的性能。

(3)在实际应用中，多铁薄膜的性能受到多种因素的影响，如薄膜的厚度、成分和结构等。例如，在一项研究中，制备了不同厚度的Ba0.5Sr0.5TiO3La0.67Sr0.33MnO3多铁薄膜，发现当薄膜厚度为100nm时，其铁电和铁磁性能最佳。此外，通过改变薄膜的成分比例，可以调节其性能。如在另一项研究中，通过将La含量从0.67降低到0.5，发现薄膜的铁电系数从18μC/cm2增加到22μC/cm2，磁化强度从2emu/g增加到3emu/g。这些研究结果为多铁薄膜的制备和应用提供了重要的理论依据。

三、制备过程中的关键参数和控制因素

(1)在制备铁电薄膜的过程中，关键参数和控制因素主要包括温度、时间、气氛和前驱体浓度等。以Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜为例，制备过程中，温度对薄膜的结晶度和铁电性能有显著影响。研究表明，当温度从600℃升高到800℃时，薄膜的结晶度从60%增加到90%，铁电系数也从15μC/cm2提高到20μC/cm2。同时，热处理时间也是关键因素之一，延长热处理时间有助于提高薄膜的结晶度和铁电性能，但过长的处理时间可能导致晶粒过度生长，影响薄膜的均匀性。

(2)在溶液法制备过程中，前驱体的浓度对薄膜的性能至关重要。例如，在制备Ba0.5Sr0.5TiO3La0.67Sr0.33MnO3多铁薄膜时，研究发现，当前驱体浓度从0.1M增加到0.5M时，薄膜的晶粒尺寸从50nm增加到100nm，铁电系数从18μC/cm2增加到25μC/cm2。此外，溶液的pH值也会影响薄膜的制备过程。在溶胶-凝胶法