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多铁性材料是指同时具有铁电性、铁磁性或铁弹性等性质中的两种(或以上)序参量的一类多功能材料。由于多种序参量之间的相互耦合作用,多铁材料可以产生新的物理效应。从而展现出极具潜力的应用前景,如磁电相互转换器件、四态信息存储等。YMnO3(YMO)是一类被广泛研究的多铁性锰氧化物,其正交相YMO(O-YMO)和六角相YMO(H-YMO)都具有多铁性。但是两者多铁性所适存的温度条件有很大区别,前者发生在极低温条件下,而后者为常温条件。YMO除了具有多铁特性外,其丰富的物理机制还引发了一些独特的物理现象,如拓扑vortex铁电畴结构。目前,YMO的研究主要集中在晶体方面,而在薄膜上的探究相对较少。然而薄膜多铁性的探索是实现信息存储器件应用的必经之路,因此,本文以YMO薄膜(包括O-YMO和H-YMO)为研究对象,探索两种薄膜的制备工艺,表征其晶体结构,外延特性,铁电极化,压电效应,磁性以及vortex铁电畴等诸多特性。具体结果如下: 1.薄膜制备工艺分析,本课题主要利用脉冲激光沉积法(PLD)制备了YMO,包括在掺Nb的SrTiO3(N-STO)的单晶衬底上制备了O-YMO外延薄膜和在A12O3(ALO)单晶衬底上制备了H-YMO外延薄膜。X射线衍射(XRD)研究表明,氧压和温度对PLD工艺的影响最为明显。样品表面温度决定了能否生成YMO晶体,而氧压的大小直接影响有无杂相。O-YMO最佳温度为850℃,氧压为16Pa,而H-YMO的最佳温度为855℃,氧压为0.7Pa。在H-YMO工艺中,Pt层的影响也很重要,决定了能否得到平整的外延性良好的薄膜样品。通过XRD和透射电镜(TEM)相关测试,确定了H-YMO薄膜在Pt/ALO衬底上生长的晶格参数,a=b=6.325A,c=11.928A。并用原子力显微镜(AFM)确定了样品表面形貌,起伏度均方根约为300pm。 2.铁电特性分析,通过压电力显微镜(PFM)验证了H-YMO薄膜的铁电畴反转特性和写入铁电畴的保持特性,±4V电压写入的电畴测试结果相位差约为180°,经过4h再次测试电畴分布依然清晰,表现出良好的保持特性。用暗场TEM观察其铁电畴,发现了清晰的vortex铁电畴,其尺度约为20nm,远小于单晶YMO材料。用±4V电压测试了H-YMO薄膜的压电相应特性,其相位的反转电压约为±2V。 3.磁性分析。利用物理性能测试系统(PPMS)测试了H-YMO薄膜的磁滞回线,结果表明饱和磁化值约为9.32emu/cm3,剩余磁化为1.82emu/cm3,揭示了一定的弱铁磁性。