硅衬底上铁酸铋薄膜的生长与表征

发布时间：2021-01-30 19:09

　　多铁性作为材料的一种功能特性,在新型数据存储、能源转换、光电传感等方面有着极大的潜在应用价值。目前,研究最广泛的多铁性材料属于复杂过渡金属氧化物,这些复杂氧化物中存在的晶格、电荷、轨道、自旋等多种自由度相互作用,是研究新一代低功耗、绿色环保的多功能光电器件的关键。铁酸铋（BiFeO₃）是一种少见的室温下具有铁电和反铁磁性的多铁性材料,一直是铁电和多铁领域研究的热门材料。科研工作者们已经在BiFeO₃中发现包括体光伏效应和可翻转二极管效应在内的许多有应用前景的新奇功能特性。随着薄膜生长技术的发展,利用激光分子束外延实现原子尺度上控制氧化物薄膜的生长已成为可能,从而大幅提升了氧化物薄膜、异质结及超晶格结构的质量。在硅（Si）衬底上生长BiFeO₃薄膜,将半导体与铁电氧化物结合起来,可以用来设计用于信息存储和传感的新型器件。因此,在Si衬底上生长高质量的BiFeO₃薄膜对设计和开发新型多功能氧化物器件有着重要的作用。但是,由于晶格失配度和界面互扩散等因素的影响,很难直接在Si衬底上生长出具有铁电性的单相B... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

(a)BiFeO3晶体结构

中Fe3+处于高度自旋状态，如图1.2（a）所示，形成G型反铁磁结构，即近邻磁矩呈现反平行排列。此外，一般完美的G型反铁磁结构不会出现任何非零的净磁矩，而研究表明BFO结构中相邻两个（111）平面中的Fe3+自旋有一个小的倾斜，这个自旋倾斜积累的结果导致存在一个叠加于反铁磁结构上的空间长度约62—64 nm的螺旋调制，从而出现了净磁化强度。[1]在BFO薄膜中，这种空间螺旋调制结构受到限制

(a)180°极化翻转；(b)109°极化翻转；(c)71°极化翻转


本文编号：3009431