材料学专业优秀论文材料学专业优秀论文 BiFeO/BiNdTiOBiFeO/BiNdTiO多多层薄膜的层薄膜的 sol-gelsol-gel 制备与电学性能研究制备与电学性能研究关键词：多层膜关键词：多层膜 电学性能电学性能 多铁性材料多铁性材料 sol-gelsol-gel 工艺工艺摘要：多铁性材料的重要应用方向是多态存储器，而生长高质量的薄膜是实现 器件应用的基础。钙钛矿型 BiFeOlt;,3gt;是典型的多铁性材料。 为了弥补 BiFeOlt;,3gt;薄膜的漏电流问题，我们把它和层状钙钛 矿型 Bilt;,3.15gt;Ndlt;,0.85gt;Tilt;,3gt;Olt;,12gt;(BNdT)铁电薄膜耦合，制备成 BiFeOlt;,3gt;/BNdT 多层膜。本论文首先介绍用 sol-gel 工艺 BiFeOlt;,3gt;薄膜的结晶行为和电学特性；接着介绍多层膜的生长 工艺与电学性能，讨论了多层膜叠层结构对电学特性的影响；最后侧重研究了 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层结构的电学特性和微观结构。 用 sol-gel 工艺在(111)Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si(100)衬底上制备出 T(100)择优取向的 BiFeOlt;,3gt;薄膜。电学性能测量结果表明， 其剩余极化值(2Plt;,rgt;)仅为 2.8C/cmlt;#39;2gt;；在 80 kV/cm 外加电场，漏电流为 510lt;#39;-4gt;A/cmlt;#39;2gt;。发现 外加电场低于 28 kV/cm 时，该薄膜呈欧姆导电，在 28 kV/cm 以上是波尔弗 兰克尔发射导电。 用 sol-gel 工艺在 Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si 衬 底上沉积了 BNdT/BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt、BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Bi FeOlt;,3gt;/Pt、BNdT/BiFeOlt;,3gt;/Pt、BiFeO lt;,3gt;/BNdT/Pt 四种结构的多层膜。通过测量多层膜的铁电、介电和 漏电流特性，研究了多层膜的叠层结构与电学性能的关系，发现 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 型结构具有良好的铁电性能。 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层膜的电滞回线矩形度较好，其 2Plt;,rgt;值为 72C/cmlt;#39;2gt;(at 480kV/cm)，矫顽场(Elt;,cgt;)为 160 kV/cm。多层膜的 2Plt;,rgt;值大于单独生长的任何一种薄膜，在 Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si 衬底上制备的 BNdT 薄膜的 2Plt;,rgt;值小于 50C/cmlt;#39;2gt;(at 600 kV/cm)。磁性测试表明其饱和磁化强度为 67 emu/cmlt;#39;3gt;。BNdT 薄膜中大多为柱状晶，在 BNdT 薄 膜上生长的第一层 BiFeOlt;,3gt;晶粒直径约 100 nm，这些晶粒排 列整齐。最后讨论了 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层结构铁电增强的 物理机制。这可能是由于 BiFeOlt;,3gt;薄膜微小的晶格失配，或 者是 BiFeOlt;,3gt;薄膜漏流的减小，也可能是因为 BNdT 势垒层阻 挡了自由电荷的移动。正文内容正文内容多铁性材料的重要应用方向是多态存储器，而生长高质量的薄膜是实现器 件应用的基础。钙钛矿型 BiFeOlt;,3gt;是典型的多铁性材料。为 了弥补 BiFeOlt;,3gt;薄膜的漏电流问题，我们把它和层状钙钛矿 型 Bilt;,3.15gt;Ndlt;,0.85gt;Tilt;,3gt;Olt;,12gt;(BNdT)铁电薄膜耦合，制备成 BiFeOlt;,3gt;/BNdT 多层膜。本论文首先介绍用 sol-gel 工艺 BiFeOlt;,3gt;薄膜的结晶行为和电学特性；接着介绍多层膜的生长 工艺与电学性能，讨论了多层膜叠层结构对电学特性的影响；最后侧重研究了 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层结构的电学特性和微观结构。 用 sol-gel 工艺在(111)Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si(100)衬底上制备出 T(100)择优取向的 BiFeOlt;,3gt;薄膜。电学性能测量结果表明， 其剩余极化值(2Plt;,rgt;)仅为 2.8C/cmlt;#39;2gt;；在 80 kV/cm 外加电场，漏电流为 510lt;#39;-4gt;A/cmlt;#39;2gt;。发现 外加电场低于 28 kV/cm 时，该薄膜呈欧姆导电，在 28 kV/cm 以上是波尔弗 兰克尔发射导电。 用 sol-gel 工艺在 Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si 衬 底上沉积了 BNdT/BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt、BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Bi FeOlt;,3gt;/Pt、BNdT/BiFeOlt;,3gt;/Pt、BiFeO lt;,3gt;/BNdT/Pt 四种结构的多层膜。通过测量多层膜的铁电、介电和 漏电流特性，研究了多层膜的叠层结构与电学性能的关系，发现 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 型结构具有良好的铁电性能。 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层膜的电滞回线矩形度较好，其 2Plt;,rgt;值为 72C/cmlt;#39;2gt;(at 480kV/cm)，矫顽场(Elt;,cgt;)为 160 kV/cm。多层膜的 2Plt;,rgt;值大于单独生长的任何一种薄膜，在 Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si 衬底上制备的 BNdT 薄膜的 2Plt;,rgt;值小于 50C/cmlt;#39;2gt;(at 600 kV/cm)。磁性测试表明其饱和磁化强度为 67 emu/cmlt;#39;3gt;。BNdT 薄膜中大多为柱状晶，在 BNdT 薄 膜上生长的第一层 BiFeOlt;,3gt;晶粒直径约 100 nm，这些晶粒排 列整齐。最后讨论了 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层结构铁电增强的 物理机制。这可能是由于 BiFeOlt;,3gt;薄膜微小的晶格失配，或 者是 BiFeOlt;,3gt;薄膜漏流的减小，也可能是因为 BNdT 势垒层阻 挡了自由电荷的移动。 多铁性材料的重要应用方向是多态存储器，而生长高质量的薄膜是实现器件应 用的基础。钙钛矿型 BiFeOlt;,3gt;是典型的多铁性材料。为了弥 补 BiFeOlt;,3gt;薄膜的漏电流问题，我们把它和层状钙钛矿型 Bilt;,3.15gt;Ndlt;,0.85gt;Tilt;,3gt;Olt;,12gt;(BNdT)铁电薄膜耦合，制备成 BiFeOlt;,3gt;/BNdT 多层膜。本论文首先介绍用 sol-gel 工艺BiFeOlt;,3gt;薄膜的结晶行为和电学特性；接着介绍多层膜的生长 工艺与电学性能，讨论了多层膜叠层结构对电学特性的影响；最后侧重研究了 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层结构的电学特性和微观结构。 用 sol-gel 工艺在(111)Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si(100)衬底上制备出 T(100)择优取向的 BiFeOlt;,3gt;薄膜。电学性能测量结果表明， 其剩余极化值(2Plt;,rgt;)仅为 2.8C/cmlt;#39;2gt;；在 80 kV/cm 外加电场，漏电流为 510lt;#39;-4gt;A/cmlt;#39;2gt;。发现 外加电场低于 28 kV/cm 时，该薄膜呈欧姆导电，在 28 kV/cm 以上是波尔弗 兰克尔发射导电。 用 sol-gel 工艺在 Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si 衬 底上沉积了 BNdT/BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt、BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Bi FeOlt;,3gt;/Pt、BNdT/BiFeOlt;,3gt;/Pt、BiFeO lt;,3gt;/BNdT/Pt 四种结构的多层膜。通过测量多层膜的铁电、介电和 漏电流特性，研究了多层膜的叠层结构与电学性能的关系，发现 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 型结构具有良好的铁电性能。 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层膜的电滞回线矩形度较好，其 2Plt;,rgt;值为 72C/cmlt;#39;2gt;(at 480kV/cm)，矫顽场(Elt;,cgt;)为 160 kV/cm。多层膜的 2Plt;,rgt;值大于单独生长的任何一种薄膜，在 Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si 衬底上制备的 BNdT 薄膜的 2Plt;,rgt;值小于 50C/cmlt;#39;2gt;(at 600 kV/cm)。磁性测试表明其饱和磁化强度为 67 emu/cmlt;#39;3gt;。BNdT 薄膜中大多为柱状晶，在 BNdT 薄 膜上生长的第一层 BiFeOlt;,3gt;晶粒直径约 100 nm，这些晶粒排 列整齐。最后讨论了 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层结构铁电增强的 物理机制。这可能是由于 BiFeOlt;,3gt;薄膜微小的晶格失配，或 者是 BiFeOlt;,3gt;薄膜漏流的减小，也可能是因为 BNdT 势垒层阻 挡了自由电荷的移动。 多铁性材料的重要应用方向是多态存储器，而生长高质量的薄膜是实现器件应 用的基础。钙钛矿型 BiFeOlt;,3gt;是典型的多铁性材料。为了弥 补 BiFeOlt;,3gt;薄膜的漏电流问题，我们把它和层状钙钛矿型 Bilt;,3.15gt;Ndlt;,0.85gt;Tilt;,3gt;Olt;,12gt;(BNdT)铁电薄膜耦合，制备成 BiFeOlt;,3gt;/BNdT 多层膜。本论文首先介绍用 sol-gel 工艺 BiFeOlt;,3gt;薄膜的结晶行为和电学特性；接着介绍多层膜的生长 工艺与电学性能，讨论了多层膜叠层结构对电学特性的影响；最后侧重研究了 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层结构的电学特性和微观结构。 用 sol-gel 工艺在(111)Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si(100)衬底上制备出 T(100)择优取向的 BiFeOlt;,3gt;薄膜。电学性能测量结果表明， 其剩余极化值(2Plt;,rgt;)仅为 2.8C/cmlt;#39;2gt;；在 80 kV/cm 外加电场，漏电流为 510lt;#39;-4gt;A/cmlt;#39;2gt;。发现 外加电场低于 28 kV/cm 时，该薄膜呈欧姆导电，在 28 kV/cm 以上是波尔弗兰克尔发射导电。 用 sol-gel 工艺在 Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si 衬 底上沉积了 BNdT/BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt、BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Bi FeOlt;,3gt;/Pt、BNdT/BiFeOlt;,3gt;/Pt、BiFeO lt;,3gt;/BNdT/Pt 四种结构的多层膜。通过测量多层膜的铁电、介电和 漏电流特性，研究了多层膜的叠层结构与电学性能的关系，发现 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 型结构具有良好的铁电性能。 BiFeOlt;,3gt;/BNdT/Pt 多层膜的电滞回线矩形度较好，其 2Plt;,rgt;值为 72C/cmlt;#39;2gt;(at 480kV/cm)，矫顽场(Elt;,cgt;)为 160 kV/cm。多层膜的 2Plt;,rgt;值大于单独生长的任何一种薄膜，在 Pt/Ti/SiOlt;,2gt;/Si 衬底上制备的 BNdT 薄膜的 2Plt;,rgt;值小于 50C/cmlt;#3