Pb(ZrxTi1-x)O3和BiFeO3基铁电薄膜微结构和物理性能

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采用电阻-电容串联电路对比研究了Pb(Zr0.2Ti0.8)O3和Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜的反转特性,研究发现:Pb(Zr0.2Ti0.8)O3和Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜开关时间均与驱动电压成反比例关系;与Pb(Zr0.2Ti0.8)O3铁电薄膜相比,Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜开关时间更快,开关电流峰值更高。采用生长在硅衬底上的外延SrTiO3为模板,直接生长了SrRuO3/PbZr0.5Ti0.5O3/SrRuO3电容器异质结,并对其结构及性能进行了研究。X射线衍射表明所制备的SrRuO3/PbZr0.5Ti0.5O3/SrRuO3异质结实现了在硅衬底上的外延生长。在5V测试电压下,铁电电容器的剩余极化强度和矫顽电压分别为19.6μC/cm2和0.8V。当极化反转次数达到1010次时,铁电电容器的极化强度没有明显的衰减,表明SrRuO3/PbZr0.5Ti0.5O3/SrRuO3电容器具有良好的抗疲劳性能。以Pt/Ti/SiO2/Si(111)为衬底,构架了Pt/Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3/Pt铁电异质结。研究发现,Pt/Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3/Pt异质结具有良好的钙钛矿结构,在驱动电压为24V下的剩余极化强度为68.2μC/cm2,矫顽电压为13.0V;在10V下的漏电流密度为6.4×10-4A/cm2,由此表明,掺杂有效减小了BiFeO3的漏电流密度。对比研究了衬底和电极材料对BiFe0.95Mn0.05O3铁电薄膜微结构和物理性能的影响。研究发现,在LaAlO3衬底上生长的BiFe0.95Mn0.05O3铁电薄膜与在SrTiO3衬底上生长的BiFe0.95Mn0.05O3铁电薄膜相比,漏电流密度更小,饱和趋势更好。在SrTiO3衬底上生长的SrRuO3/BiFe0.95Mn0.05O3/SrRuO3铁电电容器的铁电性优于La0.5Sr0.5CoO3/BiFe0.95Mn0.05O3/La0.5Sr0.5CoO3铁电电容器;在10V测试电压下SrRuO3/BiFe0.95Mn0.05O3/SrRuO3和La0.5Sr0.5CoO3/BiFe0.95Mn0.05O3/La0.5Sr0.5CoO3铁电电容器的漏电流密度分别为1.2×10-2A/cm2和9.8×10-2A/cm2
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