[发明专利]一种Tb、Cr 和Mn 三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO3 薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种Tb、Cr和Mn三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将硝酸铋、硝酸铁、硝酸铽、硝酸铬和醋酸锰按(0.91-0.97):(0.98-x):(0.08-0.14):0.02:x的摩尔比溶于由乙二醇甲醚和醋酸酐混合而成的混合液中，然后搅拌均匀，得到BiFeO₃前驱液；其中，BiFeO₃前驱液中总的金属离子浓度为0.1～0.5mol/L，x=0.01～0.04；

2）将BiFeO₃前驱液旋涂在FTO/glass基片上制备湿膜，将湿膜于180～260℃烘烤得干膜，然后在550℃快速退火8～13min，得到晶态BiFeO₃薄膜；

3）待晶态BiFeO₃薄膜冷却后，再重复步骤2）直到晶态BiFeO₃达到所需厚度，即得到Tb、Mn和Cu三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜。

2.根据权利要求1所述的Tb、Cr和Mn三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤1）混合液中乙二醇甲醚和醋酸酐体积比为（1:1）～（4:1）。

3.根据权利要求1所述的Tb、Cr和Mn三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤1）中硝酸铋、硝酸铁、硝酸铽、硝酸铬和醋酸锰的摩尔比为0.94:（0.98-x）:0.11:0.02:x。

4.根据权利要求1所述的Tb、Cr和Mn三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）将BiFeO₃前驱液旋涂在FTO/glass基片上前，BiFeO₃前驱液静置24～32h。

5.根据权利要求1所述的Tb、Cr和Mn三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）中湿膜的烘烤时间为6～12min。

6.一种采用权利要求3所述的制备方法制备的Tb、Cr和Mn三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜，其特征在于：该Tb、Cr和Mn三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜的化学组分为Bi_0.89Tb_0.11Fe_0.98-xCr_0.02Mn_xO₃，x=0.01～0.04；具有扭曲钙钛矿结构，为三斜相结构，属于P1空间群，剩余极化强度大于100μC/cm²。

7.根据权利要求6所述的Tb、Cr和Mn三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜，其特征在于：x=0.02，该Tb、Cr和Mn三元共掺杂高剩余极化强度的BiFeO₃薄膜晶粒尺寸在80～120nm，介电常数在100kHz的测试频率下为390。