溶胶-凝胶法制备Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3铁电薄膜的结构及物理性能
来源期刊：材料导报2017年第15期
论文作者：代秀红 赵红东 张宇生 葛大勇 宋建民 刘保亭
文章页码：149 - 308
关键词：溶胶-凝胶;Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3;剩余极化强度;漏电流密度;反铁磁;
摘 要：采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si（111）衬底上制备了Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3（BLFNO）铁电薄膜。利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）及其压电模式（PFM）对薄膜的晶体结构、表面形貌以及铁电畴结构进行了研究。研究发现,BLFNO为结晶良好的钙钛矿结构多晶薄膜,且薄膜表面颗粒生长均匀。PFM测试图显示铁电薄膜在自发极化下的铁电畴结构清晰,铁电电容器具有良好的铁电性能。应用铁电测试仪对Pt/BLFNO/Pt电容器进行测量,得到了饱和性良好的电滞回线。在828kV/cm的外加电场下,Pt/BLFNO/Pt电容器的剩余极化强度为74.3μC/cm2,表明La、Ni的共掺杂没有明显抑制铁电电容器的剩余极化强度,铁电电容器具有良好的铁电性能。漏电流研究结果表明,La、Ni元素的共掺杂有效降低了薄膜的漏电流密度,在277.8kV/cm外加电场下漏电流密度在10-4 A/cm2量级,明显小于纯BFO薄膜的漏电流密度。正半支漏电流曲线满足SCLC导电机制,对于负半支曲线,当电场强度大于22.2kV/cm时,同样遵循SCLC导电机制;但是,当电场强度小于22.2kV/cm时,曲线斜率约为4.8,表明参与导电贡献的电子数较多,归因于极浅陷阱俘获的电子在外加电场作用下参与了导电行为。室温下磁滞回线测试结果表明BLFNO薄膜具有反铁磁性质。
代秀红1,2，赵红东1，张宇生2，葛大勇2，宋建民2，刘保亭2
1. 河北工业大学电子信息工程学院2. 河北大学物理科学与技术学院
摘 要：采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si（111）衬底上制备了Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3（BLFNO）铁电薄膜。利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）及其压电模式（PFM）对薄膜的晶体结构、表面形貌以及铁电畴结构进行了研究。研究发现,BLFNO为结晶良好的钙钛矿结构多晶薄膜,且薄膜表面颗粒生长均匀。PFM测试图显示铁电薄膜在自发极化下的铁电畴结构清晰,铁电电容器具有良好的铁电性能。应用铁电测试仪对Pt/BLFNO/Pt电容器进行测量,得到了饱和性良好的电滞回线。在828kV/cm的外加电场下,Pt/BLFNO/Pt电容器的剩余极化强度为74.3μC/cm2,表明La、Ni的共掺杂没有明显抑制铁电电容器的剩余极化强度,铁电电容器具有良好的铁电性能。漏电流研究结果表明,La、Ni元素的共掺杂有效降低了薄膜的漏电流密度,在277.8kV/cm外加电场下漏电流密度在10-4 A/cm2量级,明显小于纯BFO薄膜的漏电流密度。正半支漏电流曲线满足SCLC导电机制,对于负半支曲线,当电场强度大于22.2kV/cm时,同样遵循SCLC导电机制;但是,当电场强度小于22.2kV/cm时,曲线斜率约为4.8,表明参与导电贡献的电子数较多,归因于极浅陷阱俘获的电子在外加电场作用下参与了导电行为。室温下磁滞回线测试结果表明BLFNO薄膜具有反铁磁性质。
关键词：溶胶-凝胶;Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3;剩余极化强度;漏电流密度;反铁磁;
