退火气氛对BiFeO3薄膜电性能的影响
2011-01-02王国强刘红日
王国强,刘红日
(1.郧阳师范高等专科学校 物理与电子工程系,湖北 十堰 442000;2.湖北师范学院 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002)
多铁材料由于同时具有铁磁性、铁电性和铁弹性而可用于设计制作多功能器件,已引起人们广泛的关注[1-2].截止目前,有超过80个单相的多铁复合物生成,这些多铁复合物要么是单相的化合物或是固溶体复合体系[3].在这些复合物中,BiFeO3(BFO)是研究最广泛的一种化合物,它具有铁电性、铁弹性和较弱的铁磁性[4].BFO为扭曲的斜方钙钛矿结构,晶胞参数a=0.396nm 和α=0.6°[5].BFO薄膜具有高剩余极化和强压电效应,这使得其可能成为铅基铁电材料的替代材料以降低对环境的影响.目前对BiFeO3的兴趣主要集中在其高居里温度(TC=1100K)和磁有序温度(TN=650K)在实际中的应用方面[6].
最近,人们用磁控溅射法或脉冲激光沉积法在各种基底上制备了 BiFeO3薄膜[7-8].在 Si或Sr-TiO3基底上通过外延生长,观察到了50μC/cm2至100μC/cm2的剩余极化.作为软化学方法的溶胶-凝胶法,由于它相对其它沉积技术具有诸如良好的均匀性,组分控制精确,能够大面积均匀成膜等的优势[9-10],已备广泛地应用于铁电薄膜的制备.现已发现,利用溶胶-凝胶法制备的薄膜性能,以下几个方面是非常关键的:1)底电极(或衬底);2)退火温度和方法;3)前躯体溶液.目前人们已经在不同衬底和不同底电极上制备了BFO薄膜[11-13].其中 Pt/Ti/SiO2/Si是常用的一种 基底,在已有的工作中,用不同的先驱体溶液在Pt/Ti/SiO2/Si基底上制备的BFO薄膜,实验测得BFO薄膜的剩余极化值从几个μC/cm2到100μC/cm2.此……