液相自组装法制备铁酸铋薄膜及其性能分析

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1、ST1n液相自组装法制备铁酸铋薄膜及其性能研究摘要多铁材料BiFe03由于其在室温下具有铁磁性，铁电性以及铁弹性共存的特性，使得它近年来受到了广泛的关注。BiFe03不仅在铁电器件和磁性器件方面具有重要的应用前景，而且它也可在磁电耦合方面应用，因此它为器件模块设计及应用提供了广阔的自由度，具有广阔的应用前景。液相自组装技术是在传统的液相沉积法基础上，通过结合仿生合成理论所形成的新的制膜方法。近年来，由于其有原位自发形成、成键高度有序排列，缺陷少、结合力强、呈“结晶态”等特点，而被广泛应用于功能陶瓷薄膜的制备中。本课题采用液相自组装技术，以OTS自组装单分子层(OTS．SAMs)为模板，

2、Bi(N03)3·5H20，Fe(N03)3-9H20为原料，柠檬酸为螯合剂，在ITO玻璃基片上制备了纯相和La掺杂BiFe03晶态薄膜，并研究了制备工艺和镧掺杂对BiFe03薄膜制备、电容和损耗的影响，以及BiFe03薄膜的生长机理。本论文得到的主要结果如下：1．该工艺制备BiFe03薄膜合适的pH值范围为1．50--,1．65。薄膜的电容随频率的增大而减小。在薄膜的损耗．频率曲线中观察到共振峰的存在。随着pH的增加，薄膜的致密性变差，电容减小，损耗增加。2．随着沉积温度的升高，BiFe03的衍射峰强度逐渐增强，表面吸附的大颗粒增多，导致BiFe03薄膜的电容逐渐减小，损耗逐渐增加，

3、该工艺制备BiFe03薄膜沉积温度以75℃为宜。3．由于柠檬酸对Fe3+的掩蔽作用，使得Bi3+络合物比Fe”络合物沉积速率大，导致薄膜出现Bi203和Bi202．33相，对薄膜的电性能产生不利影响，导致薄膜电容减小，损耗增加。合适的Fe3+／Bi”摩尔比为2．6。4．550℃退火2h的条件下得到了纯相BiFe03薄膜，薄膜平整致密，晶粒发育完整。随着退火温度的增加，保温时间的延长，BiFe03薄膜的电容逐渐增加，损耗逐渐减小。退火温度过高，会导致Bi25Fe040杂相生成，晶粒异常长大；保温时间过长，会导致BiFe03高温分解；两种情况都会导致BiFe03薄膜的电容减小，损耗增大。5

4、．液相自组装法制备纯相BiFe03薄膜可以在不同pH值的前驱液中制备出纯相BiFeO，薄膜。Bi3+和Fe3+的络合物以不同的速率被．OH诱导吸附到ITO玻璃基片上，形成牢固的化学键结合，退火处理后形成晶态BiFe03潭膜。6．La的最佳掺入量为5％。随着La掺杂量的增加，衍射峰向小角度衍射角方向出现了明显的偏移，BiFe03薄膜的电容逐渐增加，损耗逐渐降低。7．柠檬酸浓度以0．02mol／L为宜，偏大或偏小都会导致杂相生成。柠檬酸浓度过低，生长的薄膜较薄且缺陷较多；随着柠檬酸浓度的增加，缺陷减少，薄膜致密，电容增加，损耗减小。8．前驱液浓度过低，薄膜为一些不连续的小块；随着前驱液浓度

5、的增加，BiFe03薄膜结晶性提高，缺陷减少，致密性提高，电容增加，损耗减小；浓度过大，前驱物容易团聚，表面吸附有大量团聚大颗粒，导致薄膜电容下降，损耗增加。关键词：自组装，纯相铁酸铋薄膜，La掺杂，电容，损耗ⅡSTUDYoFPREPARATIoNANDPRoPERTIESOFBiFeOsFILMBYTHELIQUIDPHASESELF．ASSEMBLEDMETHoDABSTRACTMultiferroicBiFeO{hasattractedmoreandmoreattentionsinceitshowedthecoexistenceofferromagnetism，ferroelec

6、tricityandtheferroelasticityatambientconditions．BiFe03isatypeofmostpromisingmaterialsinceitCallnotonlybeusedinmagneticandferroelectricdevicesbutalsohavethepotentialabilitytocoupletheelectricandmagneticpolarizations，providinganadditionaldegreeoffreedomindevicedesignsandapplications．Theliquidphase

7、self-assembledmethodiSanewprocessoffilmpreparationbasedonthetraditionalliquidphasedepositionmethod，formedbycombiningwiththebiomimeticsynthesistheory．Recently,itwaswidlyusedinthepreparationoffunctionalceramicfilmsforitscharac