[发明专利]一种具有高磁性能的YDMO薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有高磁性能的YDMO薄膜及其制备方法，化学式为Y_1‑xDy_xMnO₃，其中，x＝0.1≤y≤0.5，六方结构，空间群为P6₃cm。本发明在YMnO₃的A位掺杂稀土离子Dy，得到Y_1‑xDy_xMnO₃薄膜，晶胞参数图显示掺杂后晶胞参数a和c发生较大变化，拉曼散射光谱图显示，Dy³⁺掺杂进入YMnO₃晶格替代Y³⁺，因为Y³⁺半径为0.89nm，Dy³⁺半径为0.91nm，在YMnO₃中Y³⁺处于双锥六面体的中间层，中间层的改变会引起双锥六面体顶点的倾斜，改变薄膜内部自旋结构对称性，最终证明掺杂后薄膜内部结构发生畸变，自旋对称性改变，最终使磁性能提高，得到高铁磁性薄膜材料。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种具有高磁性能的Y_1-xDy_xMnO₃(简写为YDMO)薄膜及其制备方法。

背景技术

现代科技日新月异，越来越多的电子产品也在不断发展，尤其在集成化，微型化领域具有突出的特点。而多铁薄膜刚好符合这一要求，它一般具有单相多铁性，可以通过简单的结构表现出材料所需要的性能。因此，多铁薄膜材料受到人们的广泛关注。

对于传统多铁材料BiFeO₃、LuFeO₃等大多为钙钛矿结构或者是钙钛矿畸变结构，其他结构多铁材料的发展较少，六方YMnO₃多铁材料的出现为除钙钛矿结构外的其他结构多铁材料提供了可能。并且研究表明YMnO₃相较于传统的BiFeO₃较为有优势，首先，新型YMnO₃中物质组成中没有可挥发元素，在一定程度上保证了该薄膜不会因为物质元素的挥发而产生较多氧空位，进而也不会降低其性能，弥补了BiFeO₃中Bi元素易挥发，从而导致了结构中的氧空位浓度增加，漏电流密度增加的缺点。其次，YMnO₃结构中具有单一极化轴，相对于BiFeO₃结构而言，结构的扭转或改变都是定向且可控的，避免了因铁电畴不同而翻转带来的裂纹。最后，它的介电常数较低，这使得它在以金属-铁电体-半导体场效应晶体管为结构的铁电随机存取存储器中的应用更有优势。

尽管YMnO₃相较于BiFeO₃具有上述的优点，但是发现YMnO₃薄膜表现出反铁磁性，因此只表现出微弱的磁性能，不能满足多铁材料对铁磁性的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有高磁性能的YDMO薄膜及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有高磁性能的YDMO薄膜，化学式为Y_1-xDy_xMnO₃，其中，x＝0.1≤y≤0.5，六方结构，空间群为P6₃cm。

优选的，在-8kOe～8kOe的外加磁场下，Y_0.5Dy_0.5MnO₃薄膜的饱和磁化强度为2.581emu/cm³。

一种所述的具有高磁性能的YDMO薄膜的制备方法，包括如下步骤，

步骤1，按照化学计量比，将硝酸钇、硝酸镝和乙酸锰溶于乙二醇甲醚中，搅拌均匀后加入醋酸酐继续搅拌至均匀，得到前驱液；