[发明专利]一种高分子辅助外延生长BiFeO3-δ

权利要求书

1.一种高分子辅助外延生长BiFeO_3-δ半导性薄膜的方法，其特征是包括以下步骤：

（1）将铋盐、铁盐、调节剂和混合溶剂搅拌混合均匀，得前驱体溶液；

（2）在SrTiO₃或Nb:SrTiO₃衬底上涂覆前驱体溶液，采用旋涂法制备单层薄膜，甩膜时的温度为60-80℃，甩膜时的湿度为11-20%；

（3）将上一步涂覆单层薄膜后的SrTiO₃或Nb:SrTiO₃衬底在250-300 ^oC下热处理5-10分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N₂流量为0.1-1 L/min，先从室温以1-5℃/min的速率升至350-480℃，保温30-60min，再以10-40℃/min的速率升至510-680℃，保温30-60min，待炉温自然冷却至室温后将衬底取出；

（4）重复上述步骤（2）和（3），直至最终薄膜厚度满足要求，得BiFeO_3-δ半导性薄膜，也可以称之为BiFeO_3-δ铁电半导体薄膜或半导性铁电BiFeO_3-δ薄膜；

所述调节剂为聚乙二醇20000、聚乙二醇400和柠檬酸的混合物，铁酸铋、聚乙二醇20000、聚乙二醇400、柠檬酸的摩尔比为1：0.005-0.015%：0.005-0.015%：0.5-1.5。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：BiFeO_3-δ半导性薄膜的总厚度为80~110 nm。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：制备第一层薄膜时，以6000-7000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1.5-2分钟；制备第2-3层膜时，以4000-5000rpm的速度甩膜，甩膜时间为0.5-1分钟；制备其他层薄膜时，以5000-6000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1-2分钟。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：制备第一层薄膜时，先将SrTiO₃衬底在650-750℃下进行预处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤（3）中，将上一步涂覆单层薄膜后的SrTiO₃或Nb:SrTiO₃衬底在280 ^oC下热处理5分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N₂流量为0.6L/min，先从室温以5℃/min的速率升至450℃，保温30min，再以40℃/min的速率升至650℃，保温30min，待炉温自然冷却至室温后将衬底取出。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述铋盐为硝酸铋，所述铁盐为硝酸铁；铁盐与铋盐的摩尔比为1:1。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征是：前驱体溶液中BiFeO₃浓度为0.2 mol/L ~0.3mol/L。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是：前驱体溶液中BiFeO₃浓度为0.24 mol/L。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述混合溶剂为冰乙酸、乙二醇和乙二醇甲醚的混合物，其中铋盐与冰乙酸的摩尔比为1:5-8，乙二醇和乙二醇甲醚的体积比为1:1，乙二醇和乙二醇甲醚的用量使前驱体溶液具有所要求的浓度。

10.按照权利要求1-9中任一项所述的高分子辅助外延生长BiFeO_3-δ半导性薄膜的方法制得的BiFeO_3-δ半导性薄膜。