Ga 0.8 Fe 1.2 O 3 /Ba 0.8 Ca 0.2 Ti 0.8 Zr 0.2 O 3 复合薄膜的制备和铁
发布时间：2021-03-06 19:29
采用脉冲激光沉积工艺在（111）取向的SrTiO3衬底上,制备了Ga0.8Fe1.2O3/Ba0.8Ca0.2Ti0.8Zr0.2O3层状复合薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）,表征了样品薄膜的表面形貌及微观结构。从样品的XRD图谱可以看出,该复合薄膜的BCZT层呈（111）取向,而GFO层沿b轴自发极化,呈（0l0）取向。物性测试结果表明:GFO/BCZT复合薄膜表现出良好的电磁学特性,其剩余极化值Pr=11.28μC/cm2,饱和磁化强度Ms～49.17 emu/cm3,同时该复合薄膜室温下最大磁电耦合系数αE可达28.38 mV/（cm·Oe）。这种无铅的磁电复合薄膜为传感器、换能器和多态存储器的潜在应用提供了新的思路。
【文章来源】：人工晶体学报. 2020,49(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
GaFeO3晶体结构示意图
图2(b)和GFO/BCZT磁电复合薄膜的SEM照片。从图中可以看出,薄膜致密,晶粒大小均匀,晶界清晰,薄膜生长质量较好,内嵌图展示了该磁电复合薄膜的截面,复合薄膜的不同物相间有明显的分层,层间粘接紧密,其中SRO、BCZT和GFO层分别约为60 nm、205 nm、145 nm,薄膜总厚度约为410 nm。根据XRD测试数据,计算得到的晶格常数如表2所示。对于磁致伸缩相GFO,在复合薄膜中晶格畸变约为0.05%,小于在单相GFO薄膜中发生的晶格畸变-0.06%,这是因为衬底SRO/STO对GFO的束缚,而在复合薄膜中受BCZT的缓冲作用而减弱,这对GFO/BCZT异质结磁电复合薄膜的磁电耦合效应的提升大有助益。
对GFO/BCZT复合薄膜施加大小为300 kV/cm的电场,可以得到如图3(a)所示的电滞回线,测试频率为1 kHz。根据表3可以看出,GFO/BCZT复合薄膜的极化强度远高于GFO薄膜的极化强度,复合薄膜剩余极化强度与已研究成果相近[8-9]。复合薄膜良好的铁电性能可归因于以下几点:(1)主要归功于压电相BCZT优异的铁电性能;(2)GFO和BCZT相似的钙钛矿结构,在GFO和BCZT层间形成良好的界面耦合,有助于界面电荷的传导[15];(3)铁电性能受漏电流密度的影响,GFO和GFO/BCZT薄膜的漏电流特性如图3(b)显示,因为GFO磁致伸缩材料具有较高的电导率,致使单相薄膜的漏电流密度～10-2 A/cm2远大于复合薄膜的漏电流密度10-5 A/cm2,所以单相GFO薄膜极化值相对很小。表3 GFO/BCZT、GFO的铁电性能测试数据Table 2 Test data of GFO/BCZT, GFO ferroelectric performance Sample Pr/(μC·cm-2) Ps/(μC·cm-2) GFO/BCZT 11.28 32.49 GFO 1.07 2.65 Pr is residual polarization, Ps is saturation polarization.
本文编号：3067674
【文章来源】：人工晶体学报. 2020,49(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
GaFeO3晶体结构示意图
图2(b)和GFO/BCZT磁电复合薄膜的SEM照片。从图中可以看出,薄膜致密,晶粒大小均匀,晶界清晰,薄膜生长质量较好,内嵌图展示了该磁电复合薄膜的截面,复合薄膜的不同物相间有明显的分层,层间粘接紧密,其中SRO、BCZT和GFO层分别约为60 nm、205 nm、145 nm,薄膜总厚度约为410 nm。根据XRD测试数据,计算得到的晶格常数如表2所示。对于磁致伸缩相GFO,在复合薄膜中晶格畸变约为0.05%,小于在单相GFO薄膜中发生的晶格畸变-0.06%,这是因为衬底SRO/STO对GFO的束缚,而在复合薄膜中受BCZT的缓冲作用而减弱,这对GFO/BCZT异质结磁电复合薄膜的磁电耦合效应的提升大有助益。
对GFO/BCZT复合薄膜施加大小为300 kV/cm的电场,可以得到如图3(a)所示的电滞回线,测试频率为1 kHz。根据表3可以看出,GFO/BCZT复合薄膜的极化强度远高于GFO薄膜的极化强度,复合薄膜剩余极化强度与已研究成果相近[8-9]。复合薄膜良好的铁电性能可归因于以下几点:(1)主要归功于压电相BCZT优异的铁电性能;(2)GFO和BCZT相似的钙钛矿结构,在GFO和BCZT层间形成良好的界面耦合,有助于界面电荷的传导[15];(3)铁电性能受漏电流密度的影响,GFO和GFO/BCZT薄膜的漏电流特性如图3(b)显示,因为GFO磁致伸缩材料具有较高的电导率,致使单相薄膜的漏电流密度～10-2 A/cm2远大于复合薄膜的漏电流密度10-5 A/cm2,所以单相GFO薄膜极化值相对很小。表3 GFO/BCZT、GFO的铁电性能测试数据Table 2 Test data of GFO/BCZT, GFO ferroelectric performance Sample Pr/(μC·cm-2) Ps/(μC·cm-2) GFO/BCZT 11.28 32.49 GFO 1.07 2.65 Pr is residual polarization, Ps is saturation polarization.
本文编号：3067674
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