[發(fā)明專利]一種在高電場(chǎng)下具有穩(wěn)定鐵電性的HoSrMnZn共摻鐵酸鉍鐵電薄膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710253949.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107140971B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 談國(guó)強(qiáng);郭美佑;楊瑋;劉云;任慧君;夏傲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01F1/10
• 分類號(hào): H01F1/10;C04B35/453;C04B35/622
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 岳培華

本發(fā)明提供了一種在高電場(chǎng)下具有穩(wěn)定鐵電性的HoSrMnZn共摻鐵酸鉍鐵電薄膜及其制備方法，以硝酸鉍、硝酸鈥、硝酸鍶、硝酸鐵、醋酸錳和硝酸鋅為原料(硝酸鉍過(guò)量5％)，以乙二醇甲醚和乙酸酐為溶劑，用旋涂法和層層退火的工藝制備了在高電場(chǎng)下具有穩(wěn)定鐵電性的Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃鐵電薄膜。本發(fā)明采用溶膠凝膠工藝，并采用旋涂和層層退火法，設(shè)備要求簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)條件易于實(shí)現(xiàn)，適宜在大的表面和形狀不規(guī)則的表面上制備薄膜，且化學(xué)組分精確可控，制得的在高電場(chǎng)下具有穩(wěn)定鐵電性的HoSrMnZn共摻鐵酸鉍鐵電薄膜均勻性較好，能夠有效提高其耐擊穿性能，提高其剩余極化值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，涉及在功能化的FTO/glass基板表面制備在高電場(chǎng)下具有穩(wěn)定鐵電性的HoSrMnZn共摻鐵酸鉍鐵電薄膜，具體為Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃鐵電薄膜。

背景技術(shù)

鐵電材料具有自發(fā)電極化，這一電極化可以隨外加電場(chǎng)變化而反轉(zhuǎn)(開(kāi)關(guān))。對(duì)于鐵電薄膜，極化反轉(zhuǎn)所需要的高電場(chǎng)可以在比較低的電壓下獲得，這一特點(diǎn)使得鐵電薄膜可以集成到現(xiàn)代的電子器件中。非揮發(fā)性的鐵電隨機(jī)存貯器，特別是高密度的鐵電存貯器件在商業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，與現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的存儲(chǔ)器相比，基于鐵電材料的鐵電隨機(jī)讀取存儲(chǔ)器具有非揮發(fā)性和讀取速度快等優(yōu)點(diǎn)，因此也有巨大應(yīng)用前景，而鐵電薄膜容易被擊穿卻極大地限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用。

鐵酸鉍(BiFeO₃)是一種典型的單相多鐵材料，具有簡(jiǎn)單的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，是少數(shù)在室溫下同時(shí)具有鐵電性和反鐵磁性的多鐵材料之一，其鐵電居里溫度為850℃，反鐵磁性的尼爾溫度為370℃。BiFeO₃薄膜作為一種典型的鐵電材料，引起越來(lái)越多的研究者的關(guān)注，而B(niǎo)iFeO₃被證明是非常容易被擊穿的，因而在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。為改善BiFeO₃薄膜的抗擊穿性能，最為常見(jiàn)的辦法就是離子摻雜。目前，還沒(méi)有關(guān)于在高電場(chǎng)下具有穩(wěn)定鐵電性的Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃鐵電薄膜及其制備方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在高電場(chǎng)下具有穩(wěn)定鐵電性的HoSrMnZn共摻鐵酸鉍鐵電薄膜及其制備方法，該方法設(shè)備要求簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)條件容易達(dá)到，摻雜量容易控制，制得的薄膜為Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃鐵電薄膜，能夠有效提高BiFeO₃薄膜的耐擊穿性能，提高其剩余極化值。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種在高電場(chǎng)下具有穩(wěn)定鐵電性的HoSrMnZn共摻鐵酸鉍鐵電薄膜，該薄膜為Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃薄膜，該薄膜為扭曲的菱方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，空間群為三方相的R3m:R和R3c:H共存。