溶胶凝胶法制备Tb和Cr共掺杂的高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜的方法

摘要

本发明提供了一种溶胶凝胶法制备Tb和Cr共掺杂的高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜的方法，包括以下步骤：将硝酸铋、硝酸铁、硝酸铽和硝酸铬按摩尔比0.94∶1-x∶0.11∶x溶于乙二醇甲醚和醋酸酐的混合液中，然后加入乙醇胺以得到稳定的BiFeO₃前驱液，BiFeO₃前驱液中总的金属离子浓度为0.3mol/L；其中，x=0.01～0.03；采用旋涂法和逐层退火的工艺得到Tb和Cr共掺晶态的BiFeO₃薄膜。本发明设备要求简单，实验条件容易达到，制备的薄膜均匀性较好，可精确控制Tb和Cr的掺入量，并且可通过共掺杂对其晶体结构进行调整从而大幅度提高薄膜的铁电性能，使薄膜饱和的剩余极化强度可达80.8μC/cm²。

主权项

一种溶胶凝胶法制备Tb和Cr共掺杂的高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O、Tb(NO₃)₃·6H₂O和Cr(NO₃)₃·9H₂O按摩尔比0.94:1‑x:0.11:x溶于乙二醇甲醚和醋酸酐的混合液中得到混合溶液，向混合溶液中加入乙醇胺以得到稳定的BiFeO₃前驱液，BiFeO₃前驱液中总的金属离子浓度为0.3mol/L；其中，x＝0.02，混合液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为3:1～4:1；步骤2：采用旋涂法和逐层退火的工艺得到取向为(110)的Tb和Cr共掺晶态的BiFeO₃薄膜；步骤3：重复步骤2得到需要厚度的BiFeO₃薄膜；步骤2中，逐层退火工艺为550℃快速退火7～12min,再随炉冷却至室温；所述Tb和Cr共掺晶态的BiFeO₃薄膜中包括共存的菱形结构晶格和伪四方结构晶格，即出现准同型相界(MPB)。