[發明專利]一種Bi4LaTi3FeO15多鐵薄膜的化學制備方法

無效

• 申請號: 201410139124.8
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103951404A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 宿杰;盧朝靖;王曉杰;李華兵
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/624;C01G49/00
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技術領域

本發明屬于物理化學材料制備技術領域，涉及一種Bi₄LaTi₃FeO₁₅多鐵薄膜的化學制備方法。

背景技術

多鐵性材料能夠同時表現出鐵電性和磁性，而且它們之間存在磁電耦合作用，從而可以實現鐵電性和磁性的相互調控(N.A.Spaldin?and?M.Fiebig，Science309，391(2005)；W.Eerenstein，N.D.Mathur,and?J.F.Scott，Nature442，759(2006)；M.Bibes，and?A.Barthé1émy,Nature?Mater.7，425(2008))。因此，多鐵材料作為一種新型多功能材料，在自旋電子學和其他領域有著廣闊的應用前景。其中多鐵性薄膜材料可與微電子工藝兼容，使得多鐵薄膜可以廣泛應用于微傳感器和多態存儲等領域。例如，磁記錄讀取速度快而寫入慢，鐵電記錄讀取復雜而寫入快，如果使用多鐵薄膜材料作為記錄介質，可以實現高速率的讀寫過程。

實現多態存儲就要得到鐵電性能較好的多鐵薄膜，這一目標多數通過物理法沉積外延薄膜來實現，如：激光脈沖沉積，分子束外延，磁控濺射等(J.Wang，J.B.Neaton，H.Zheng，V.Nagarajan，S.B.Ogale，B.Liu，D.Viehland，V.?Vaithyanathan，D.G.?Schlom，U.V.Waghmare，N.A.Spaldin，K.M.Rabe，M.Wutting，and?R.Ramesh，Science299，1719(2003).Y.?H.Chu，Q.He，C.H.Yang，P.?Yu，LW.Martin，P.?Shafer,R.Ramesh，Nano?Lett.9，1762(2009))，但這些方法需要昂貴復雜的設備，且不太容易實現大規模生成。相比之下化學法易于控制薄膜成分，制備工藝和設備簡單可大規模生產，更適合工業化制備薄膜。

近年來，利用不同激發單元(鐵電單元和磁性單元)在原子層面上結合，來實現單相多鐵性已受到廣泛的關注。其典型結構為四層層狀鈣鈦礦多鐵材料Bi₅MTi₃O₁₅(BMTO，M=Mn，Fe，Co，Ni)，該結構可以看成是BiMO₃磁性單元插入到三層層狀鈣鈦礦鐵電體Bi₄Ti₃O₁₂中(J.B.Li，Y.P.Huang，G.H.Rao，G.Y.Liuet?al.，Appl.Phys.Lett.96，222903(2010))。這類多鐵薄膜材料化學組成相對復雜，絕大多數通過易于控制薄膜成分濕化學法制備而成，雖然濕化學法容易制備出純相的多鐵薄膜，但普遍存在鐵電性能差、漏電流大等問題。與此類似，最近有文章報道了在Bi₄Ti₃O₁₂鐵電體中插入LaFeO₃磁性單元成功合成了新型四層層狀鈣鈦礦Bi₄LaTi₃FeO₁₅多鐵材料(F.X.Wu，Z.Chen，Y.B.Chen，S.T.Zhang?et?al.，Appl.Phys.Lett.98，212501(2011))。雖然插入LaFeO₃后磁性會增強，但未見有文章對其鐵電性能進行報道，這主要是磁性集團的插入會使得漏電流增大，進而使得鐵電性能變差，從而無法得到正常的鐵電回線。這就使得該體系多的鐵材料很難應實際用于微傳感器和多態存儲器等相關領域，因此如何獲得具有良好鐵性能的Bi₄LaTi₃FeO₁₅多鐵薄膜，是當前亟待解決的課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Bi₄LaTi₃FeO₁₅多鐵薄膜的制備方法，該發明制備工藝及所需設備簡單，成本低，可與微電子技術工藝兼容，適合工業化生產。具體技術方案如下：