[发明专利]一种GdSrMnCo共掺铁酸铋超晶格薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种GdSrMnCo共掺铁酸铋超晶格薄膜及其制备方法，用晶体结构为三方结构，空间群为R3c:H和R3m:R共存的不同Gd浓度掺杂铁酸铋薄膜制备出Bi_0.91Gd_0.06Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃/Bi_0.88Gd_0.09Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃超晶格薄膜，即GdSrMnCo共掺铁酸铋超晶格薄膜。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，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，可改善BiFeO₃薄膜的多铁性能。

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GdSrMnCo共掺铁酸铋超晶格薄膜，具体为Bi_0.91Gd_0.06Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃/Bi_0.88Gd_0.09Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃超晶格薄膜。

背景技术

多铁性材料是指同时具有铁电性(反铁电性)、铁磁性(反铁磁性)和铁弹性(反铁弹性)中两种或以上性质的材料。在这类功能材料中，不仅具有上述一些性质，并且各性质之间可以相互耦合、相互调控，产生出单一铁电性或铁磁性材料所没有的性质，比如磁电耦合效应。这种特有的性质使多铁性材料在磁电存储器、自旋电子器件、磁电控制器件等方面具有广泛的应用前景。在所有的多铁性材料中，BiFeO₃作为目前几乎唯一种在室温下同时具有铁电性和铁磁性的材料，引起了人们的广泛关注。相比于其他多铁性材料，它具有较高的铁电转变温度(T_C～1100K)和反铁磁转变温度(T_N～640K)。

然而，作为研究最早的多铁材料，较大的漏电流、矫顽场和微弱的铁磁性是BiFeO₃至今仍没有进入实际应用的主要障碍。通过离子掺杂可以有效的提高薄膜的铁电、铁磁性能。另外，可以通过将现有的一些功能材料通过界面工程将其组合起来，制备出一些异质结或者超晶格结构。超晶格是将两种或两种以上不同材料按照特定的迭代序列，沉积在衬底上而构成的。其中调制掺杂超晶格是在同种材料中有规则地掺入不同浓度的杂质，在界面处由于费米能级的不同，会产生电荷迁移，能带发生弯曲。通过改变超晶格薄膜的界面化学环境来控制界面结构，可以显著提高界面的电学性质；通过利用超晶格薄膜的应力或应变、层间耦合等物理效应，可得到高性能或单一结构材料不具有的多铁性能。

目前，还没有关于Bi_0.91Gd_0.06Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃/Bi_0.88Gd_0.09Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃超晶格薄膜及其制备方法的相关报道。

发明内容