膜的多铁性能研究

Dy和Mn共掺杂BiFeO3薄膜的多铁性能研究,答辩人：班级：学号：指导教师：,4结论,3结果分析,2实验,1引言,主要内容,1引言,BiFeO3晶体的结构,单晶BiFeO3具有菱方钙钛矿结构，属于R3c空间群。室温下单胞菱形钙钛矿结构的BiFeO3是由立方结构沿着111方向拉伸而成。Bi3+离子相对Fe-O八面体发生位移，导致结构不均匀而产生极化。,过渡金属元素(Cu、Co、Ni等),稀土元素(Nd、Sm、La、Dy等),薄膜制备流程图,2实验,3.1Bi1-xDyxFeO3薄膜的结构与性能研究,图3-1Bi1-xDyxFeO3薄膜XRD图谱,3.1.1Bi1-xDyxFeO3薄膜的晶体结构,3结果分析与讨论,图3-2Bi1-xDyxFeO3薄膜的SEM图(a)x=0.00，(b)x=0.06，(c)x=0.08，(d)x=0.09，(e)x=0.10，(f)x=0.12,3.1.2Bi1-xDyxFeO3薄膜的形貌分析,图3-3Bi1-xDyxFeO3薄膜的断面扫描(a)x=0.00(b)x=0.06,图3-4Bi1-xDyxFeO3薄膜(a)介电频谱和(b)损耗频谱,3.1.3Bi1-xDyxFeO3薄膜的介电分析,图3-5Bi1-xDyxFeO3薄膜的漏电流图谱,3.1.4Bi1-xDyxFeO3薄膜的漏导电流,4.6510-9A/cm2,图3-6Bi1-xDyxFeO3薄膜的剩余极化强度与电场的关系,3.1.5Bi1-xDyxFeO3薄膜的电滞回线,3.2Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的结构和性能研究,图3-7Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的XRD图谱,3.2.1Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的晶体结构,图3-14Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的SEM(a)x=0.00，(b)x=0.01，(c)x=0.02，(d)x=0.03，(e)x=0.05，(f)Bi0.92Dy0.08Fe0.97Mn0.03O3薄膜的断面扫描图,3.2.2Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的形貌分析,图3-9Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的介电频谱(a)和损耗频谱(b),3.2.3Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的介电分析,图3-10Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的漏电流图谱,图3-11Bi0.92Dy0.08Fe0.98Mn0.02O3薄膜的log(J)-log(E)关系图,3.2.4Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的漏导电流,图3-12不同电场下Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的电滞回线,3.2.5Bi0.92Dy0.08Fe1-xMnxO3薄膜的电滞回线,3.3Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的结构和性能研究,图3-13Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的XRD图谱,3.3.1Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的晶体结构,图3-14Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的SEM图(a)x=0.00，(b)x=0.01，(c)x=0.02，(d)x=0.03，(e)x=0.05，(f)Bi0.90Dy0.10Fe0.97Mn0.03O3薄膜的断面扫描图,3.3.2Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的形貌分析,图3-15Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的介电(a)介电频谱和(b)损耗频谱,3.3.3Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的介电分析,图3-16Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的漏电流图谱,图3-17Bi0.90Dy0.10Fe0.97Mn0.03O3薄膜的log(J)-log(E)关系图,3.3.4Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的漏导电流,图3-18不同电场下Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的电滞回线,3.3.5Bi0.90Dy0.10Fe1-xMnxO3薄膜的电滞回线,4结论,(1)当Dy掺杂量为8%时，介电常数最大，1kHz下为241；介电损耗也最大，1MHz下为0.212。Dy掺杂后薄膜的漏电流密度(10-810-9)比纯相BiFeO3薄膜的漏电流密度(10-6)明显低两到三个数量级，并且剩余极化值也显著增大，8%时，Pr为32.4C/cm2，Ec为296kV/cm。(2)Dy8%-Mn共掺杂薄膜均在(110)晶面择优生长。随着Mn掺杂量的增加，薄膜的介电常数增大，漏电流密度也逐渐增加。当掺杂量为2%时，BFO薄膜剩余极化值最大，为74.8C/cm2，矫顽场为287kV/cm。(3)Dy10%