Bi 1-x Tb x Fe 1-y TM y O 3 /CoFe 2 O 4 (TM=Cr,Mn,Co)薄膜的制备及多

发布时间：2024-05-08 05:06

　　多铁性复合材料由于具有铁电、铁磁或铁弹响应,同时其磁电耦合效应也被大量的研究。单相多铁材料Bi Fe O3因其能在室温下同时表现出铁电性和反铁磁性,虽然自发极化高达¹00μC/cm2,但由于特殊的螺旋磁结构使其只表现出较弱的反铁磁性。为了弥补这一缺点,Fe3O4、Co Fe2O4、Ni Fe2O4和La0.65Sr0.35Mn O3等磁性材料被引入到Bi Fe O3基复合材料体系中。类似的复合多铁材料往往同时表现出优异的多铁性能和强磁电耦合效应。Bi Fe O3基多铁性复合材料所具有的多功能效应可以为信息存储、集成电路及传感器等的设计提供更多的自由度。本课题采用化学溶液沉积法制备Bi0.89Tb0.11Fe1-xTMxO3/Co Fe2O4(BTFTMO/CFO)复合薄膜,研究多元素共掺杂和添加Co Fe2O4磁性层对晶体结构、漏导电流、元素价态、介电、铁电及铁磁性能的影响,结果如下:(1)研究了单独掺杂稀土元素Tb对BiFeO3薄膜物相结构、漏导电流、介电性能、铁电性能及Fe元素价态的影响。结果发现Bi0.89Tb0.11Fe O3薄膜处于两相共存状态,薄膜中F...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 铁酸铋、铁酸钴概述
        1.2.1 铁酸铋材料简介
        1.2.2 铁酸钴材料简介
    1.3 多铁性铁酸铋中掺杂和复合及其研究进展
        1.3.1 BiFeO₃材料研究现状
        1.3.2 BiFeO₃-CoFe₂O₄复合材料研究现状
    1.4 本论文的研究意义及内容
2 实验方案和研究方法
    2.1 实验原料及主要设备
    2.2 实验工艺
    2.3 薄膜的表征和测试方法
        2.3.1 薄膜的物相结构表征
        2.3.2 薄膜的微观形貌表征
        2.3.3 薄膜的化学成分表征
        2.3.4 薄膜的介电特性测试
        2.3.5 薄膜的铁电特性测试
        2.3.6 薄膜的铁磁特性测试
3 Bi_1-xTb_xFeO₃薄膜的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 样品制备
    3.3 结果分析及讨论
        3.3.1 Tb掺杂对BiFeO₃薄膜结构的影响
        3.3.2 Tb掺杂对BiFeO₃薄膜铁电性能的影响
        3.3.3 Tb掺杂对BiFeO₃薄膜漏导电流的影响
        3.3.4 Tb掺杂对BiFeO₃薄膜中Fe价态的影响
        3.3.5 Tb掺杂对BiFeO₃薄膜介电性能的影响
    3.4 本章小结
4 Fe位过渡族元素掺杂Bi_0.89Tb_0.11FeO₃薄膜的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 样品制备
    4.3 结果分析及讨论
        4.3.1 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的结构分析
        4.3.2 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的微观形貌分析
        4.3.3 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的漏导电流分析
        4.3.4 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜中Fe价态分析
        4.3.5 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的铁电性能分析
        4.3.6 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xMn_xO₃薄膜的铁磁性能分析
    4.4 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的性能对比
        4.4.1 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的结构分析
        4.4.2 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的微观形貌
        4.4.3 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的铁电性能
        4.4.4 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的漏导电流
        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价态分析
        4.4.6 Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Cr_0.02O₃和Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98Co_0.02O₃薄膜的铁磁性能
    4.5 本章小结
5 Fe位过渡族元素共掺杂BiFeO₃薄膜的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 样品制备
    5.3 结果分析及讨论
        5.3.1 Fe位过渡族元素共掺杂BiFeO₃薄膜的结构分析
        5.3.2 Fe位过渡族元素共掺杂BiFeO₃薄膜的微观形貌
        5.3.3 Fe位过渡族元素共掺杂BiFeO₃薄膜的化学组成
        5.3.4 Fe位过渡族元素共掺杂BiFeO₃薄膜的漏导电流
        5.3.5 Fe位过渡族元素共掺杂BiFeO₃薄膜的铁电性能
        5.3.6 Fe位元素过渡族元素共掺杂BiFeO₃薄膜的铁磁性能
    5.4 本章小结
6 BiFeO₃/CoFe₂O₄薄膜的制备及性能研究
    6.1 引言
    6.2 样品制备
    6.3 结果分析及讨论
        6.3.1 CoFe₂O₄和BiFeO₃/CoFe₂O₄薄膜的物相分析
        6.3.2 CoFe₂O₄和BiFeO₃/CoFe₂O₄薄膜的微观形貌分析
        6.3.3 BiFeO₃/CoFe₂O₄薄膜的多铁性能分析
    6.4 本章小结
7 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄ (TM=Cr, Mn, Co)薄膜的制备及性能研究
    7.1 引言
    7.2 样品制备
    7.3 结果分析及讨论
        7.3.1 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的晶体结构
        7.3.2 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的微观形貌
        7.3.3 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的漏导电流
        7.3.4 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的介电性能
        7.3.5 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的铁电性能
        7.3.6 Bi_0.89Tb_0.11Fe_1-xTM_xO₃/CoFe₂O₄薄膜的铁磁性能
    7.4 多元素共掺杂BiFeO₃薄膜与其复合薄膜的多铁性能对比研究
        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薄膜的结构对比分析
        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薄膜的漏导电流对比分析
        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薄膜的铁电性能对比分析
        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薄膜的铁磁性能对比分析
    7.5 本章小结
8 结论与展望
    8.1 主要结论
    8.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的学术成果



本文编号：3967542