[發明專利]一種摻雜改性鐵酸鉍薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 201911338727.X
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111087024A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 陳慶
• 申請（專利權）人: 安徽勉以信網絡科技有限公司
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;H01L31/032
• 代理公司: 北京和鼎泰知識產權代理有限公司 11695
• 代理人: 夏永

本發明提供一種摻雜改性鐵酸鉍薄膜的制備方法，涉及鐵酸鉍薄膜技術領域，包括以下步驟：制備鐵酸鉍溶膠；使用勻膠機將溶膠均勻涂抹在經過預處理的Pt/Si(111)襯板上，隨后放入300?350℃的熱板上烘烤5?10min，將溶劑蒸發、干燥；復合CuSCN薄膜；復合PVP薄膜；重復上述步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)0?5次；將上述Pt/Si(111)襯板送入微波加熱爐中，氧氣氛圍下微波加熱升溫至555?560℃，升溫速度為20?40℃/min，保溫100?250min空冷出爐，即可得到摻雜改性鐵酸鉍薄膜成品，本發明摻雜改性鐵酸鉍薄膜能夠減少電池器件內阻的消耗，從而有效提高電池的光電轉換效率。

技術領域

本發明涉及鐵酸鉍薄膜技術領域，具體涉及一種摻雜改性鐵酸鉍薄膜的制備方法。

背景技術

基于阻變效應的阻變存儲器(RRAM)是目前最有競爭力的新一代非易失性存儲器件候選之一，其基本結構是由上下電極和中間一層阻變材料形成的三明治結構，相比于其他存儲器具有結構簡單、讀寫速度快、存儲密度高及延展性好等優點，從而受到人們的廣泛關注。自從RRAM概念提出以來，國內外在材料探索和性能研究等方面均取得了較大進展，已經成為了一個新興的熱門領域。

目前，已報道的具有阻變效應的材料種類非常多，但是作為未來存儲器RRAM的存儲單元材料，其性能指標仍然達不到使用要求。

近年來，多鐵性鐵酸鉍薄膜材料的阻變效應引起了人們的廣泛關注，鐵酸鉍(BiFeO₃，簡稱BFO)是唯一一種在室溫下同時具有鐵電性和反鐵磁性的單相多鐵材料，因其具有較大的剩余極化強度(95μC/cm2)、高的鐵電居里溫度(830℃)、相對高的反鐵磁尼爾溫度(約370℃)、較小的禁帶寬度(2.3-2.7eV)和多鐵特性，有望應用于鐵電隨機存儲器、自旋電子器件、光電器件和多鐵器件，如電控微波移相器、磁電存儲單元和寬帶磁場傳感器。

雖然BFO在理論上擁有較高的剩余極化強度，但由于在鐵酸鉍材料制備過程中，鉍元素容易揮發以及部分Fe³⁺向Fe²⁺轉變，產生較多的氧空位，使得其漏電流較大，難以極化，很難制備出具有較高剩余極化強度的樣品，因此實際應用受到限制。為此，國內外學者采用改進鐵酸鉍薄膜的制備工藝、摻雜改性等手段來改善其結構與電性能。

Palkar和Pinto首次利用脈沖激光沉積法在室溫下觀察到Pt襯底上生長的BiFeO₃薄膜的飽和電滯回線，但其飽和極化強度僅為2.2μC/cm²；Wang等人利用同樣方法在SrTiO₃襯底上外延生長了剩余極化強度達到55μC/cm²的BiFeO₃薄膜，從而獲得了室溫下的強鐵電性；Yun等人報道了Pt襯底上剩余極化強度為35.7μC/cm²的多晶BiFeO₃薄膜，采用的仍然是脈沖激光沉積制備方法；而Singh等人則在Pt襯底上生長了剩余極化強度為50μC/cm²的BiFeO₃薄膜，采用的化學溶液沉積法制備薄膜容易，所需設備簡單，因此常用于實驗室的薄膜材料研究。

隨著科技的深入發展，對薄膜性能的要求越來越高，BiFeO₃薄膜本身存在的缺點也開始凸顯，其中之一就是由于氧空位或者非化學計量比等缺陷而導致薄膜的漏電流偏大，使薄膜性能降低。因此，利用元素的摻雜改性來提高BiFeO3薄膜的多鐵性能，成為人們廣泛研究的焦點。