磁控溅射法制备BiFeO3/CoFe2O4多铁性复合薄膜及性能研究

论文摘要

多铁性材料,由于同时具有铁电性和铁磁性使其在信息存储、自旋电子器件等方面有着广阔的应用前景。BiFeO3(BFO)是一种具有钙钛矿结构的多铁性材料,其居里温度为Tc=1103 K,尼尔温度TN=643 K,室温下表现出共存的铁电性和弱的反铁磁性,CoFe2O4(CFO)是一种性能优良的铁磁性材料,具有高的磁各向异性、温和的饱和磁化强度和较大的矫顽力等特点。本文用固相反应法制备了BFO和CFO陶瓷靶,然后,用磁控溅射法在衬底上成功制备了单一的BFO薄膜、单一的CFO薄膜和BFO/CFO多铁性复合薄膜,借助原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、Precision PremierⅡ铁电测试系统、震动样品磁强计(VSM)等测试手段对薄膜的表面形貌、晶体结构、铁电性能以及铁磁性能等方面做了相关的测试。测试结果显示BFO/CFO复合薄膜在室温下同时存在铁电性和铁磁性。在70V极化电压,室温条件下,剩余极化强度(2Pr)和矫顽电场强度(2Ec)分别为77μC／cm2和678 kV/cm;剩余磁化强度(2Mr)和矫顽磁场强度(2Hc)分别为154 emu/cm3和2.6 kOe。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 3（BFO）的结构及性质'>1.2 BiFeO₃（BFO）的结构及性质
• 2O₄（CFO）的结构及性质'>1.3 CoFe₂O₄（CFO）的结构及性质
• 1.4 多铁性复合薄膜
• 1.4.1 多铁性复合薄膜的制备方法
• 1.4.2 多铁性复合薄膜的分类及国内外研究现状
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 试验设备、试验材料及检测仪器
• 2.1 实验设备
• 2.2 试验试剂和材料
• 2.3 检测仪器
• 2.3.1 台阶仪
• 2.3.2 X射线衍射仪
• 2.3.3 扫描电子显微镜
• 2.3.4 原子力显微镜
• 2.3.5 铁电测试系统
• 2.3.6 震动样品磁强计（VSM）
• 第三章 BFO薄膜的制备及性能表征
• 3.1 BFO靶材的制备
• 3.1.1 研磨
• 3.1.2 预烧
• 3.1.3 造粒
• 3.1.4 靶材压制
• 3.1.5 靶材烧结
• 3.2 BFO薄膜的制备
• 3.2.1 清洗基片
• 3.2.2 底层电极制备
• 3.2.3 BFO薄膜的制备
• 3.2.4 顶层电极制备
• 3.2.5 BFO薄膜的退火
• 3.3 BFO薄膜的测试结果与讨论
• 3.3.1 BFO薄膜晶体结构的XRD分析
• 3.3.2 BFO薄膜的表面形貌分析
• 3.3.3 BFO薄膜的电滞回线分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 CFO薄膜的制备及性能表征
• 4.1 CFO靶材的制备
• 4.2 CFO薄膜的制备
• 4.3 CFO薄膜的测试结果与讨论
• 4.3.1 CFO薄膜晶体结构的XRD分析
• 4.3.2 CFO薄膜的表面形貌分析
• 4.3.3 CFO薄膜的磁滞回线分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 BFO/CFO多铁性复合薄膜的制备及性能表征
• 5.1 BFO/CFO多铁性复合薄膜的制备
• 5.2 BFO/CFO多铁性复合薄膜的测试结果与讨论
• 5.2.1 BFO/CFO多铁性复合薄膜晶体结构的XRD分析
• 5.2.2 BFO/CFO多铁性复合薄膜的表面形貌分析
• 5.2.3 BFO/CFO多铁性复合薄膜的电滞回线分析
• 5.2.4 BFO/CFO多铁性复合薄膜的磁滞回线分析
• 5.3 本章小节
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附:硕士研究生期间发表的论文