[發明專利]一種對稱矩形電滯回線的BGSFMC/CFGO復合薄膜及制備方法

有效

• 申請號: 201811088078.8
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109336406B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 談國強;薛敏濤;柴正軍;任慧君;夏傲;劉云
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明提供一種具有對稱矩形電滯回線的BGSFMC/CFGO復合薄膜及制備方法，包括復合在一起的上層膜和底層膜；上層膜的化學式為Bi_0.88Gd_0.09Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃，為多晶扭曲鈣鈦礦結構，空間群為R3c；底層膜的化學式為CoFe_2?xGd_xO₄，為立方反尖晶石結構，空間群為Fd3m，其中，x＝0.02～0.18。采用溶膠?凝膠法，用旋涂法和層層退火的工藝制備得到BGSFMC/CFGO復合薄膜。本發明在復合了磁性膜后，復合薄膜不但具有較好的鐵磁性，同時還具有較好的鐵電性和高鐵電穩定性，能夠改善BiFeO₃基薄膜的多鐵性能。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，涉及一種具有對稱矩形電滯回線的BGSFMC/CFGO復合薄膜及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的快速發展，器件的微型化及多樣化的要求也就越來越高，這就迫切需要發展同時具有多種功能的新材料來取代單一功能的材料，以滿足研制多功能新型器件的需求，鐵酸鉍(BiFeO₃，簡稱BFO)，是目前唯一在室溫下同時存在鐵電性與反鐵磁性的單相多鐵材料，并具有較高的居里溫度、尼爾溫度和較大的剩余極化強度，在鐵電隨機存儲器、自旋電子器件、磁電存儲單元、光電器件等領域有著很好的應用前景。

然而，BiFeO₃薄膜中鉍元素的易揮發以及部分Fe³⁺向Fe²⁺的轉變，使薄膜中產生較多的氧空位，從而導致BiFeO₃薄膜存在著嚴重的漏電現象和較大的矯頑場，難以極化，很難獲得較高的剩余極化值，因此在實際應用中受到限制。此外，BiFeO₃薄膜中存在弱鐵磁性，使其難以滿足新一代存儲器件和其它多功能器件所需要的強磁電耦合。因此需要改善BiFeO₃薄膜的多鐵性與鐵磁性能。為改善BiFeO₃薄膜的多鐵性與鐵磁性能，最為常見的辦法就是多元共離子摻雜并復合磁性膜，但伴隨著磁性膜的加入影響了上層薄膜的鐵電性，會使復合薄膜的電滯回線出現不飽和，對稱性差的現象，影響了鐵電穩定性，制約了材料的實際應用。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種具有對稱矩形電滯回線的BGSFMC/CFGO復合薄膜及制備方法，改善BiFeO₃基薄膜的多鐵性能與鐵磁性能，同時具有較好的鐵電穩定性。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種對稱矩形電滯回線的BGSFMC/CFGO復合薄膜，包括復合在一起的上層膜和底層膜；上層膜的化學式為Bi_0.88Gd_0.09Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃，為多晶扭曲鈣鈦礦結構，空間群為R3c；底層膜的化學式為CoFe_2-xGd_xO₄，為立方反尖晶石結構，空間群為Fd3m，其中，x＝0.02～0.18。

優選的，當x＝0.18時，在40V的外加電壓下剩余極化值為135μC/cm²，電滯回線矩形度R_sq為1.27；在外加磁場下作用下，其剩余磁化值為12～30emu/cm³，飽和磁化值為38～56emu/cm³。

一種所述的對稱矩形電滯回線的BGSFMC/CFGO復合薄膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將硝酸鈷、硝酸鐵和硝酸釓溶于乙二醇甲醚中，攪拌均勻后加入醋酸酐，繼續攪拌均勻，得到底層膜的前驅液；