[发明专利]一种BGSFMC/CNFO多铁性复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种BGSFMC/CNFO多铁性复合薄膜及其制备方法，包括复合在一起的上层膜和底层膜；上层膜的化学式为Bi_0.88Gd_0.09Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃，多晶扭曲钙钛矿结构，空间群为R3c；底层膜的化学式为Co_1‑xNi_xFe₂O₄，立方反尖晶石结构，空间群Fd3m，其中，x＝0.1～0.5。本发明上层和下层薄膜中都存在Co元素，Co扩散受到抑制，Gd、Sr、Mn元素会向下层扩散，BGSFMC薄膜的结构发生畸变，增强反铁磁(AFM)/铁磁(FM)结，使铁磁性能提高，Ni元素会向上层BGSFMC扩散，增强反铁磁‑铁电结，使铁电性能提高。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种BGSFMC/CNFO多铁性复合薄膜及其制备方法。

背景技术

由于单相多铁性材料BiFeO₃在室温下具有磁电耦合性质，所以使得BiFeO₃成为近几年来研究的热点。但是室温下的BiFeO₃中存在较大的漏导，使得它的铁电性无法获得饱和极化，并且由于其特殊的螺旋磁结构，对外显示出弱铁磁性，这些都成为其在实际应用中的阻碍。因此目前研究BiFeO₃材料的重心所在是如何减小BiFeO₃中的漏导、增强它的铁电性，提高它的铁磁性和加大它的磁电耦合效应。对于离子掺杂而言，稀土元素、碱土金属元素和过渡金属元素对Bi位和Fe位的替代是改善薄膜性能的有效途径之一。而A位离子和B位离子的单一取代并不能全面的提高薄膜的各项性能，存在明显的局限性。多元掺杂能有效结合A、B位替代各自的优点，是目前研究常用的方法之一。

经过国内外学者不断的研究，BiFeO₃薄膜的铁电、介电性能等虽然得到改善，但其磁性能并未得到明显的提高。因此，大量的研究员也在多铁性电复合薄膜方面做了深入的研究。将NiFe₂O₄、ZnFe₂O₄、MnFe₂O₄和Fe₃O₄等磁性材料引入到BiFeO₃基薄膜能够弥补弱磁性的缺陷。

尽管可以通过多元离子共掺杂改善其铁电性和绝缘性，但铁磁性能改善并不明显。因此，国内外学者又进一步的在多铁性电复合薄膜方面做了深入的研究。虽然BiFeO₃薄膜磁性能有了显著提高，但其铁电性能随着磁性材料的引入有了恶化的趋势，难以获得良好的多铁性能及磁电耦合效应。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种BGSFMC/CNFO多铁性复合薄膜及其制备方法，所得复合薄膜铁磁性和铁电性能提高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种BGSFMC/CNFO多铁性复合薄膜，包括复合在一起的上层膜和底层膜；上层膜的化学式为Bi_0.88Gd_0.09Sr_0.03Fe_0.94Mn_0.04Co_0.02O₃，多晶扭曲钙钛矿结构，空间群为R3c；底层膜的化学式为Co_1-xNi_xFe₂O₄，立方反尖晶石结构，空间群Fd3m，其中，x＝0.1～0.5。