一种高剩余极化强度的BiFe_1-xMn_xO₃铁电薄膜及其制备方法

摘要

一种高剩余极化强度的BiFe_1-xMn_xO₃铁电薄膜及其制备方法，x=0.02～0.08，该薄膜为扭曲的钙钛矿结构，菱形晶系，均匀性好，在1kHz频率下，其剩余极化强度为100～130.4μC/cm²。制备方法：按摩尔比为1.05:(1-x):x将硝酸铋、硝酸铁和乙酸锰溶于乙二醇甲醚和醋酸酐混合而成的混合液中，得前驱液；在基片上旋涂前驱液，匀胶后烘烤得干膜，再退火，得BiFe_1-xMn_xO₃薄膜，重复旋涂前驱液、烘烤、退火至达到所需的薄膜厚度，得高剩余极化强度的BiFe_1-xMn_xO₃铁电薄膜。本发明设备要求简单，掺杂量易控，能够大幅度提高BiFeO₃薄膜的铁电性能和介电性能。

主权项

一种高剩余极化强度的BiFe_1‑xMn_xO₃铁电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：按摩尔比为1.05:(1‑x):x将Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O和C₄H₆MnO₄·4H₂O溶于由乙二醇甲醚和醋酸酐的混合而成的混合液中，搅拌均匀，得到前驱液，其中，混合液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为(2.5～3.5):1，前驱液中总的金属离子浓度为0.003～0.3mol/L，x＝0.02～0.08；步骤2：将前驱液旋涂在FTO/glass基片上制备湿膜，湿膜经匀胶后在180～200℃下烘烤8～12min得干膜，再在500～580℃退火10～15min，得到BiFe_1‑xMn_xO₃薄膜；其中，匀胶时的匀胶速率为3800～4100r/min，匀胶时间为12～20s；步骤3：待BiFe_1‑xMn_xO₃薄膜冷却后再在BiFe_1‑xMn_xO₃薄膜上重复步骤2，使BiFe_1‑xMn_xO₃薄膜达到所需厚度，即得到高剩余极化强度的BiFe_1‑xMn_xO₃铁电薄膜。