[发明专利]一种在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜及其制备方法，以硝酸铋、硝酸钬、硝酸锶、硝酸铁、醋酸锰和硝酸锌为原料(硝酸铋过量5％)，以乙二醇甲醚和乙酸酐为溶剂，用旋涂法和层层退火的工艺制备了在高电场下具有稳定铁电性的Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃铁电薄膜。本发明采用溶胶凝胶工艺，并采用旋涂和层层退火法，设备要求简单，实验条件易于实现，适宜在大的表面和形状不规则的表面上制备薄膜，且化学组分精确可控，制得的在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜均匀性较好，能够有效提高其耐击穿性能，提高其剩余极化值。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及在功能化的FTO/glass基板表面制备在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜，具体为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃铁电薄膜。

背景技术

铁电材料具有自发电极化，这一电极化可以随外加电场变化而反转(开关)。对于铁电薄膜，极化反转所需要的高电场可以在比较低的电压下获得，这一特点使得铁电薄膜可以集成到现代的电子器件中。非挥发性的铁电随机存贮器，特别是高密度的铁电存贮器件在商业领域已经表现出巨大的应用前景，与现在广泛应用的存储器相比，基于铁电材料的铁电随机读取存储器具有非挥发性和读取速度快等优点，因此也有巨大应用前景，而铁电薄膜容易被击穿却极大地限制了其在实际中的应用。

铁酸铋(BiFeO₃)是一种典型的单相多铁材料，具有简单的钙钛矿结构，是少数在室温下同时具有铁电性和反铁磁性的多铁材料之一，其铁电居里温度为850℃，反铁磁性的尼尔温度为370℃。BiFeO₃薄膜作为一种典型的铁电材料，引起越来越多的研究者的关注，而BiFeO₃被证明是非常容易被击穿的，因而在实际应用中受到限制。为改善BiFeO₃薄膜的抗击穿性能，最为常见的办法就是离子掺杂。目前，还没有关于在高电场下具有稳定铁电性的Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃铁电薄膜及其制备方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜及其制备方法，该方法设备要求简单，实验条件容易达到，掺杂量容易控制，制得的薄膜为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃铁电薄膜，能够有效提高BiFeO₃薄膜的耐击穿性能，提高其剩余极化值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜，该薄膜为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃薄膜，该薄膜为扭曲的菱方钙钛矿结构，空间群为三方相的R3m:R和R3c:H共存。