[发明专利]一种强极化取向的铁电薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种强极化取向的铁电薄膜及其制备方法，所述制备方法包括：制备钛酸铁铋前驱体溶液；获取导电基底材料；将所述钛酸铁铋前驱体溶液旋涂至所述导电基底材料上，得到钛酸铁铋薄膜；热处理所述钛酸铁铋薄膜，得到未晶化钛酸铁铋薄膜；在向所述未晶化钛酸铁铋薄膜的表面施加外电场的环境下，高温下热处理所述未晶化钛酸铁铋薄膜，得到强极化取向的铁电薄膜。本发明实施例通过在铁电薄膜的制备过程中施加外电场，实现了铁电薄膜的强极化取向生长，使得制得的铁电薄膜表面平整而致密，结晶度高，晶粒的极化取向明显，从而使制得的铁电薄膜具有高光学催化性能。

技术领域

本发明涉及铁电材料领域，特别是涉及一种强极化取向的铁电薄膜及其制备方法。

背景技术

长期以来，铁电材料因其特有的自发极化性质在电容器、压电传感器、存储和微驱动器等方面被广泛应用，而近年来研究者们开始发现铁电材料在光催化方面的应用潜力。目前光催化技术中，有一系列的问题还有待解决，其中光生电子一空穴对的复合是一个非常重要的限制。而最近几年的研究发现，铁电材料内部自发极化可以形成内建电场，从而阻碍光生电子空穴的复合，进而提高光催化活性和光电转化效率。

含铋层状钙钛矿衍生结构化合物，是由B.Aurivillius在1949年发现并描述了其晶体学特征，因此这类铋系层状钙钛矿结构材料又被称作Aurivillius型材料。Aurivillius化合物引人关注的特性之一是具有较好的光催化活性，这类层状化合物由于其独特的层状结构，有利于光生载流子的分离和在层间的传输，减少在催化剂内部复合的几率，从而提高催化效率。

含铋层状钙钛矿衍生结构化合物有望应用于铁电材料中，但是，含铋层状钙钛矿衍生结构化合物存在各向异性。铁电材料的极化取向对其性能具有极大的影响，对于目前的半导体集成工艺与铁电学来说，集成铁电学器件单元的尺寸已经发展到纳米级，随机取向生长的晶粒不能满足这些器件的性能需要。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种强极化取向的铁电薄膜及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明公开了一种强极化取向的铁电薄膜的制备方法，所述方法包括：

制备钛酸铁铋前驱体溶液；

获取导电基底材料；

将所述钛酸铁铋前驱体溶液旋涂至所述导电基底材料上，得到钛酸铁铋薄膜；

热处理所述钛酸铁铋薄膜，得到未晶化钛酸铁铋薄膜；

在向所述未晶化钛酸铁铋薄膜的表面施加外电场的环境下，高温下热处理所述未晶化钛酸铁铋薄膜，得到强极化取向的铁电薄膜。

优选地，所述方法还包括：

将所述强极化取向的铁电薄膜置于盐酸中处理，得到强极化取向的铁电复合薄膜。

优选地，所述制备钛酸铁铋前驱体溶液的步骤包括：

准备Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O、以及冰乙酸；

将Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O加入冰乙酸中，在50～70℃水浴下，搅拌20～40min，得到第一混合溶液；

取乙酰丙酮，加入到所述第一混合溶液中，在50～70℃水浴下，搅拌20～40min，得到第二混合溶液；