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铁酸铋(Bi Fe O3,BFO)是目前已知唯一的室温单相多铁材料,其铁电极化高达几十μC/cm2,此外还具有优异的光学性能和压电性能,在传感器、存储器及光器件等诸多领域有着极大的应用前景。相较于块体BFO材料而言,BFO薄膜不仅具备优异的性能,而且拥有丰富的晶体结构,但其大的漏电流特性以及内部缺陷,使得很难获得优异的铁电性能。此外Si基片上生长的BFO薄膜多为随机多晶取向,限制了其实际应用。针对BFO薄膜目前存在的问题,本文从制备工艺以及掺杂工程方面对BFO薄膜进行改善。具体而言,本文研究的主要内容如下:(1)采用溶胶凝胶法制备(001)取向的BFO薄膜。在La Ni O3/Si衬底上生长BFO薄膜,对其制备工艺进行改进。基于优化的溶胶凝胶法制备工艺,重点研究了BFO薄膜厚度对BFO薄膜的结构及性能的影响。研究表明,在Si基上生长的厚度为450 nm及以下的BFO薄膜呈现高度的(001)取向生长,其中450 nm厚度的薄膜具有最大的介电常数,且漏电流最小。150nm-750nm厚度的BFO薄膜光学带隙在2.36e V-2.7e V之间。考虑退火氛围可改善BFO薄膜的氧空位等缺陷,又分别研究了O2、N2及空气下退火的BFO薄膜的性能,在N2中退火的BFO薄膜剩余极化强度可达184μC/cm2。(2)掺杂对BFO薄膜结构和性能的影响。本文分别采用不同量的La和Mn对BFO薄膜进行掺杂改性研究。研究表明适量的La和Mn的掺杂改善了BFO薄膜的介电、铁电性能,其中在La0.05Bi0.95Fe O3薄膜和Bi Fe0.95Mn0.05O3薄膜中具有饱和的铁电回线且剩余极化强度(2Pr)分别高达183μC/cm2和170μC/cm2。(3)采用磁控溅射法制备高质量的BFO薄膜。由于溶胶凝胶法制备的纯BFO薄膜铁电性能未达到理想化等问题,我们又采用磁控溅射法在LNO/Si衬底上制备了BFO薄膜。基于优化后的磁控溅射法制备工艺,研究了BFO薄膜的厚度对BFO薄膜的影响,结果表明厚度为600nm的BFO薄膜的结晶性最为优越,介电常数最大,具有最小的漏电流密度(1.8×10-6A/cm2@83 k V/cm2),剩余极化(2Pr)高达313μC/cm2。最后研究了衬底对BFO薄膜的结构及性能的影响。在Pt/Si衬底上的BFO薄膜为随机多晶取向,其他衬底(LNO/Si、LNO/Pt/Si、LNO/LAO)均为(001)外延生长。LNO/Pt/Si衬底上BFO薄膜具有最大的介电常数,剩余极化为103μC/cm2。在LNO/LAO衬底上具有最低的漏电流密度。