【摘 要】
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铁酸铋（BiFeO3,BFO）材料具有较高的铁电居里温度与反铁磁奈尔温度,同时其理论剩余极化值高、光学带隙低,在磁电存储器、铁电存储器、光电探测器等方面具有广阔的应用前景。然而铁酸铋实际剩余极化小、漏电流大、磁性较弱等问题限制了它的应用,因此对铁酸铋的改性具有重要意义。构建铁酸铋基固溶体以调整其微观结构是同时提高材料电、磁性能的重要手段。本论文采用A、B位共取代制备出新型的铁酸铋基固溶体薄膜,研究
【基金项目】
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国家自然科学基金（51772254）； 深圳市科创委海外高层次人才创新创业计划（KQTD20170810160424889）； 广东省重点领域研发计划项目（2018B010109009）；
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铁酸铋（BiFeO3,BFO）材料具有较高的铁电居里温度与反铁磁奈尔温度,同时其理论剩余极化值高、光学带隙低,在磁电存储器、铁电存储器、光电探测器等方面具有广阔的应用前景。然而铁酸铋实际剩余极化小、漏电流大、磁性较弱等问题限制了它的应用,因此对铁酸铋的改性具有重要意义。构建铁酸铋基固溶体以调整其微观结构是同时提高材料电、磁性能的重要手段。本论文采用A、B位共取代制备出新型的铁酸铋基固溶体薄膜,研究了不同元素含量对固溶体薄膜微观结构及电、磁性能的影响,并在固溶体薄膜的基础上增加了不易漏电的钛酸钡（BTO）层以实现电学性能的改进。此外,从提高磁性的角度出发研究了铁酸铋基叠层复合薄膜磁性。具体研究内容如下:（1）采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出A、B位共取代的铁酸铋基二元0.72Bi Ti0.27Fe0.46Mg0.27O3-0.28La FeO3（0.72BTFM-0.28LFO）和三元0.625Bi Ti0.27Fe0.46Mg0.27O3-0.25La FeO3-0.125La2Mg TiO6（0.625BTFM-0.25LFO-0.125LMT）固溶体薄膜。固溶体薄膜为多晶结构,由于元素含量的不同,薄膜中的氧空位含量、铁的化合态都存在差异。三元薄膜具有更高的介电常数、更低的介电损耗和漏电流。两种薄膜均表现出宏观与微观的铁电性。二元薄膜具有对称的I-V曲线,而三元薄膜表现出明显的阻变行为。两种固溶体薄膜均表现出室温弱铁磁性。（2）采用溶胶-凝胶法在0.72BTFM-0.28LFO固溶体薄膜上增加了不易漏电的BTO层以改善电学性能。该复合薄膜平整致密、晶粒尺寸均匀、两相界面清晰。相较于单相固溶体薄膜,复合薄膜的介电常数明显提高,漏电流降低了约一个数量级,铁电性也随之增强。此外,薄膜存在阻变行为,但其开关比和稳定性较低。（3）采用脉冲激光沉积法在STO（001）衬底上制备出外延生长的高质量铁酸铋基薄膜,包括单相的La0.2Bi0.8FeO3（LBFO）薄膜以及2、3、6层的La0.2Bi0.8FeO3与La0.67Sr0.33Mn O3（LBFO&LSMO）复合薄膜。LBFO薄膜具有相对较高的介电常数以及低的漏电流,该薄膜存在铁电性,且可通过外加电场改变铁电极化方向。LBFO&LSMO复合薄膜均表现出室温铁磁性,其中LBFO/LSMO、（LBFO/LSMO）3叠层薄膜的磁性相对较强。
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