[发明专利]一种具有高居里温度大剩余极化及疲劳特性好的Bi(Zn1/2Zr1/2)O3-PbTiO3基铁电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁电储存功能材料及其制备，尤其涉及一种具有高居里温度、大剩余极化及疲劳特性好的Bi(Zn_1/2Zr_1/2)O₃-PbTiO₃基铁电薄膜及其制备方法。

背景技术

在非挥发性铁电存储器（FRAM）等器件应用领域，铁电薄膜的性能及其翻转寿命是其是否具有市场前景的重要因素。例如足够大的剩余极化、好的疲劳特性等重要条件。BiMeO₃-PbTiO₃(Me为平均价态为+3的金属离子)是一类具高居里温度、铁电、压电等性能于一身的铁电材料。文献J. Appl. Phys., 105, 044105（2009）报道Bi/Pb与O之间具有强的杂化以及Zn具有强铁电活性，阳离子与阴离子氧之间大的电子轨道杂化，可能带来提升的自发极化及高的居里温度，如体系(1-x)Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃-xPbTiO₃，可以设想(1-x)Bi(Zn_1/2Zr_1/2)O₃-xPbTiO₃（0<x<0.4）应该具有优异的铁电性能以及高的居里温度。同时结构均匀的单一相的铁电薄膜可以提高材料的抗疲劳强度。因此制备出Bi(Zn_1/2Zr_1/2)O₃-PbTiO₃薄膜具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于制备出一种具有高居里温度、大剩余极化及疲劳特性好的新型Bi(Zn_1/2Zr_1/2)O₃-PbTiO₃基铁电薄膜，为集成铁电器件提供了一种新型的材料。

本发明利用薄膜制备技术，成功制备出具有大的剩余极化、优良的疲劳特性以及高居里温度的Bi(Zn_1/2Zr_1/2)O₃-PbTiO₃基铁电薄膜。

 

本发明提供一种具有高居里温度、大剩余极化及疲劳特性好的Bi(Zn_1/2Zr_1/2)O₃-PbTiO₃基铁电薄膜，是以分析纯的Pb(COOCH₃)₂·3H₂O、Ti(OC₄H₉)₄ 、Bi(NO)₃·5H₂O、Zn(COOCH₃)₂·2H₂O以及Zr(NO)₄·5H₂O为主要原料；按照(1-x)Bi(Zn_1/2Zr_1/2)O₃-xPbTiO₃称取符合化学剂量比的各种原料进行配比制得；其中，0.6＜x＜1.0。

进一步的，所述Bi(Zn_1/2Zr_1/2)O₃-PbTiO₃基铁电薄膜通过PLD、磁控溅射或溶胶凝胶法制备得到。

本发明具有高居里温度、大剩余极化及疲劳特性好的Bi(Zn_1/2Zr_1/2)O₃-PbTiO₃基铁电薄膜通过以下制备方法制得：所述制备方法采用溶胶凝胶法，包括如下步骤：