多鐵性復合材料由于具有鐵電、鐵磁或鐵彈響應,同時其磁電耦合效應也被大量的研究。單相多鐵材料Bi Fe O3因其能在室溫下同時表現(xiàn)出鐵電性和反鐵磁性,雖然自發(fā)極化高達¹00μC/cm2,但由于特殊的螺旋磁結構使其只表現(xiàn)出較弱的反鐵磁性。為了彌補這一缺點,Fe3O4、Co Fe2O4、Ni Fe2O4和La0.65Sr0.35Mn O3等磁性材料被引入到Bi Fe O3基復合材料體系中。類似的復合多鐵材料往往同時表現(xiàn)出優(yōu)異的多鐵性能和強磁電耦合效應。Bi Fe O3基多鐵性復合材料所具有的多功能效應可以為信息存儲、集成電路及傳感器等的設計提供更多的自由度。本課題采用化學溶液沉積法制備Bi0.89Tb0.11Fe1-xTMxO3/Co Fe2O4(BTFTMO/CFO)復合薄膜,研究多元素共摻雜和添加Co Fe2O4磁性層對晶體結構、漏導電流、元素價態(tài)、介電、鐵電及鐵磁性能的影響,結果如下:(1)研究了單獨摻雜稀土元素Tb對BiFeO3薄膜物相結構、漏導電流、介電性能、鐵電性能及Fe元素價態(tài)的影響。結果發(fā)現(xiàn)Bi0.89Tb0.11Fe O3薄膜處于兩相共存狀態(tài),薄膜中F...

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 鐵酸鉍、鐵酸鈷概述
        1.2.1 鐵酸鉍材料簡介
        1.2.2 鐵酸鈷材料簡介
    1.3 多鐵性鐵酸鉍中摻雜和復合及其研究進展
        1.3.1 BiFeO₃材料研究現(xiàn)狀
        1.3.2 BiFeO₃-CoFe₂O₄復合材料研究現(xiàn)狀
    1.4 本論文的研究意義及內容
2 實驗方案和研究方法
    2.1 實驗原料及主要設備
    2.2 實驗工藝
    2.3 薄膜的表征和測試方法
        2.3.1 薄膜的物相結構表征
        2.3.2 薄膜的微觀形貌表征
        2.3.3 薄膜的化學成分表征
        2.3.4 薄膜的介電特性測試
        2.3.5 薄膜的鐵電特性測試
        2.3.6 薄膜的鐵磁特性測試
3 Bi_1-xTb_xFeO₃薄膜的制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 樣品制備
    3.3 結果分析及討論
        3.3.1 Tb摻雜對BiFeO₃薄膜結構的影響
        3.3.2 Tb摻雜對BiFeO₃薄膜鐵電性能的影響
        3.3.3 Tb摻雜對BiFeO₃薄膜漏導電流的影響
        3.3.4 Tb摻雜對BiFeO₃薄膜中Fe價態(tài)的影響
        3.3.5 Tb摻雜對BiFeO₃薄膜介電性能的影響
    3.4 本章小結
4 Fe位過渡族元素摻雜Bi_0.89Tb_0.11FeO₃薄膜的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 樣品制備
    4.3 結果分析及討論
        4.3.1 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的結構分析
        4.3.2 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的微觀形貌分析
        4.3.3 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的漏導電流分析
        4.3.4 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜中Fe價態(tài)分析
        4.3.5 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的鐵電性能分析
        4.3.6 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的鐵磁性能分析
    4.4 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的性能對比
        4.4.1 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的結構分析
        4.4.2 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的微觀形貌
        4.4.3 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的鐵電性能
        4.4.4 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的漏導電流
        4.4.5 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜中Fe價態(tài)分析
        4.4.6 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的鐵磁性能
    4.5 本章小結
5 Fe位過渡族元素共摻雜BiFeO₃薄膜的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 樣品制備
    5.3 結果分析及討論
        5.3.1 Fe位過渡族元素共摻雜BiFeO₃薄膜的結構分析
        5.3.2 Fe位過渡族元素共摻雜BiFeO₃薄膜的微觀形貌
        5.3.3 Fe位過渡族元素共摻雜BiFeO₃薄膜的化學組成
        5.3.4 Fe位過渡族元素共摻雜BiFeO₃薄膜的漏導電流
        5.3.5 Fe位過渡族元素共摻雜BiFeO₃薄膜的鐵電性能
        5.3.6 Fe位元素過渡族元素共摻雜BiFeO₃薄膜的鐵磁性能
    5.4 本章小結
6 BiFeO₃/CoFe₂O₄薄膜的制備及性能研究
    6.1 引言
    6.2 樣品制備
    6.3 結果分析及討論
        6.3.1 CoFe₂O₄和BiFeO₃/CoFe₂O₄薄膜的物相分析
        6.3.2 CoFe₂O₄和BiFeO₃/CoFe₂O₄薄膜的微觀形貌分析
        6.3.3 BiFeO₃/CoFe₂O₄薄膜的多鐵性能分析
    6.4 本章小結
7 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄ (TM=Cr, Mn, Co)薄膜的制備及性能研究
    7.1 引言
    7.2 樣品制備
    7.3 結果分析及討論
        7.3.1 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的晶體結構
        7.3.2 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的微觀形貌
        7.3.3 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的漏導電流
        7.3.4 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的介電性能
        7.3.5 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的鐵電性能
        7.3.6 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的鐵磁性能
    7.4 多元素共摻雜BiFeO₃薄膜與其復合薄膜的多鐵性能對比研究
        7.4.1 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.96Mn_0.02Co_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.96Mn_0.02Co_0.02O₃/CoFe₂O₄薄膜的結構對比分析
        7.4.2 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.96Mn_0.02Co_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.96Mn_0.02Co_0.02O₃/CoFe₂O₄薄膜的漏導電流對比分析
        7.4.3 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.96Mn_0.02Co_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.96Mn_0.02Co_0.02O₃/CoFe₂O₄薄膜的鐵電性能對比分析
        7.4.4 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.96Mn_0.02Co_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.96Mn_0.02Co_0.02O₃/CoFe₂O₄薄膜的鐵磁性能對比分析
    7.5 本章小結
8 結論與展望
    8.1 主要結論
    8.2 工作展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的學術成果



本文編號：3967542