膜的制备及电性能的研究

Nd和Co共掺杂BiFeO3薄膜的制备及电性能的研究,答辩人：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,1T-1MTJMRAMunit1T-1CFRAMunit铁电材料在存储器件中的应用,薄膜BiFeO3结构,块状BiFeO3结构,单晶BiFeO3具有菱方钙钛矿结构，晶胞参数a=b=c=5.63，=59.4，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，结构产生不均匀性而产生极化。,降低BiFeO3薄膜中的漏电流，增强性能的方法：（1）掺杂替代改性（2）制备工艺的改进,2实验,2.1实验内容（1）溶剂比对纯相BiFeO3薄膜结构和性能的影响（2）Nd掺杂对BiFeO3薄膜结构和性能的影响（3）Nd-Co共掺杂对BiFeO3薄膜结构和性能的影响,薄膜制备流程图,2.2实验流程,3结果分析与讨论,3.1不同溶剂比对纯相BiFeO3薄膜结构和性能的影响,图3-1不同溶剂比（乙二醇甲醚：醋酸酐）纯相BiFeO3薄膜的XRD图,图3-2溶剂比为15:5时BiFeO3薄膜的表面和断面的SEM图,（a）表面,（b）断面,图3-3不同溶剂比（乙二醇甲醚：醋酸酐）纯相BiFeO3薄膜的介电常数和测试频率的关系,图3-4不同溶剂比（乙二醇甲醚：醋酸酐）纯相BiFeO3薄膜的介电损耗和测试频率的关系,3.2Nd掺杂对BiFeO3薄膜结构和性能的影响,图3-5Bi1-xNdxFeO3薄膜的XRD图,晶胞参数,掺杂量,表3-2Bi1-xNdxFeO3薄膜的晶胞参数表,图3-7Bi1-xNdxFeO3薄膜的断面扫描图,x=0.03,x=0.06,x=0.09,x=0.12,x=0.15,x=0.20,图3-8Bi1-xNdxFeO3薄膜的介电常数和测试频率的关系,图3-9Bi1-xNdxFeO3薄膜的介电损耗和测试频率的关系,图3-10溶剂比为15:5时BiFeO3薄膜的电滞回线图,图3-11Bi1-xNdxFeO3薄膜的极化强度与测试电场的关系,3.3Nd-Co共掺杂对BiFeO3薄膜结构和性能的影响,图3-12Bi0.85Nd0.15Fe1-xCoxO3薄膜的XRD图,图3-13Bi0.85Nd0.15Fe1-xCoxO3薄膜的介电常数和测试频率的关系,图3-14Bi0.85Nd0.15Fe1-xCoxO3薄膜的介电损耗和测试频率的关系,图3-15Bi0.85Nd0.15Fe1-xCoxO3薄膜的极化强度与测试电场的关系,4结论,(1)以乙二醇甲醚和醋酸酐为溶剂，按不同溶剂比在FTO/glass基板上制备了纯相、六方晶系的BiFeO3薄膜。溶剂比为15:5的BiFeO3薄膜介电损耗最小，且晶粒尺寸分布均匀，表面平整致密，获得最大的剩余极化强度1.48C/cm2。(2)随着Nd掺杂量的增加，Bi1-xNdxFeO3薄膜的介电常数呈减小的趋势，介电损耗增大。Bi0.80Nd0.20FeO3薄膜的介电损耗最大，在1MHz时为0.50。与纯相BiFeO3薄膜的剩余极化强度相比，Bi0.85Nd0.15FeO3薄膜的剩余极化强度最大，为111.9C/cm2，矫顽场强为590kv/cm。,(3)Nd、Co共掺的BiFeO3薄膜均在(110)晶面择优生长，为六方晶系。Co掺杂量从1%增加到3%时，Bi0.85Nd0.15Fe1-xCoxO3薄膜的剩余极化强度逐渐增加，得到饱和