[發明專利]一種溶膠－凝膠法制備BiFe1‐xCrxO3 鐵電薄膜的方法

有效

• 申請號: 201210498900.4
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103121836A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 談國強;劉文龍
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B35/42
• 分類號: C04B35/42;C04B35/624
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于功能材料領域，涉及在功能化的FTO/glass基板表面制備BiFe_1-xCr_xO₃薄膜的方法。?

背景技術

BiFeO₃具有鐵電性和反鐵磁性，并伴隨弱的鐵磁性，這極大的引起了人們研究興趣。BiFeO₃具有扭曲的鈣鈦礦結構，室溫下同時具有鐵電有序(TC=810℃)和G型反鐵磁有序(TN=380℃)，是少數幾種單相多鐵材料之一。BiFeO₃在信息存儲、信息存儲、圖像顯示等方面具有廣泛的應用。但是，純相BiFeO₃存在著大漏導的問題，導致他無法獲得飽和的電滯回線和較高的剩余極化，從而大大的限制了它的實際應用。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種溶膠－凝膠法制備BiFe_1-xCr_xO₃薄膜的方法，該種方法能夠制備出一種BiFe_0.98Cr_0.02O₃薄膜，以解決大漏導和剩余極化低的問題。?

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：?

一種溶膠－凝膠法制備BiFe_1-xCr_xO₃鐵電薄膜的方法，包括以下步驟：?

步驟1：將Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O和Cr(NO₃)₃·9H₂O按摩爾比1.05∶1-x∶x溶于乙二醇甲醚、醋酸酐和乙醇胺的混合液中，磁力攪拌后得到金屬離子濃度為0.003～0.3mol/L的穩定的BiFe_1-xCr_xO₃前驅液，其中x=0.00～0.03，乙二醇甲醚、醋酸酐和乙醇胺的體積比為14∶5∶1。?

步驟2：采用旋涂法在FTO/glass基片上旋涂BiFe_1-xCr_xO₃前驅液制備薄膜，采用層層退火工藝處理，得到晶態BiFe_1-xCr_xO₃薄膜。?

本發明進一步的改進在于，步驟1中x=0.01、x=0.02或x=0.03。?

本發明進一步的改進在于，步驟1中攪拌時間為3h。?

本發明進一步的改進在于，步驟2中重復旋涂制備薄膜，層層退火工藝處理直到得到所期望厚度的薄膜。?

本發明進一步的改進在于，0＜x≤0.03。?

本發明進一步的改進在于，0＜x≤0.02。?

本發明進一步的改進在于，0＜x≤0.01。?

本發明進一步的改進在于，0.01≤x≤0.03。?

本發明進一步的改進在于，0.02≤x≤0.03。?

本發明進一步的改進在于，0.01≤x≤0.02。?

相對于現有技術，本發明具有以下優點：?

1.本發明方法選擇Cr進行B位摻雜，Cr³⁺半徑小于Fe³⁺，摻雜后，固熔進入晶格，可以使原本近似呈鈣鈦礦結構的鐵酸鉍晶格扭曲，結構畸變加劇，薄膜內電疇的翻轉數量增加，從而提高薄膜的鐵電性。?

2.目前用于制備BiFeO₃薄膜的方法有很多，如化學氣相沉積法(CVD)、磁控濺射法(rf?magnetron?sputtering)、金屬有機物沉積法(MOD)、金屬有機物化學氣相沉積法(MOCVD)、液相沉積法（LPD）、分子束外延法(MBE)、脈沖激光沉積法(PLD)、溶膠-凝膠法(Sol-Gel)等。相比其他方法，Sol-Gel方法由于設備簡單，反應容易進行，反應溫度較低，易操作，適宜在大的表面和形狀不規則的表面上制備薄膜，易實現分子水平上的均勻摻雜，以及化學組分精確可控等優點而被廣泛用來制備鐵電材料。?