[发明专利]一种高剩余极化强度的Bi0.90Ho0.10Fe1-XMnXO3 铁电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种高剩余极化强度的Bi_0.90Ho_0.10Fe_1-xMn_xO₃铁电薄膜及其制备方法。

背景技术

由于BiFeO₃是现在少数在室温下同时表现出铁电性和铁磁性的材料(Tc=1103K,T_N=640K)。因此其在磁存储方面有广阔的应用前景，有望以此为基础开发出同时具有铁电材料高读取速度和铁磁材料高写入速度的新型材料。所以近年来有大量的团队从事BiFeO₃材料的研究。

目前用于制备BiFeO₃薄膜的方法有很多，有化学气相沉积法(CVD)、磁控溅射法(rf magnetron sputtering)、金属有机物沉积法(MOD)、金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)、液相沉积法（LPD）、分子束外延法(MBE)、脉冲激光沉积法(PLD)、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)等。然而，BiFeO₃材料的实际应用受到了严重阻碍。原因主要有：BiFeO₃具有比较高的漏电流；BiFeO₃本身性质决定了很难制备出纯相；BiFeO₃薄膜在制备过程中容易产生氧空位、Fe³⁺离子变价等问题。所以使其很难在常温下获得饱和的电滞回线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高剩余极化强度的Bi_0.90Ho_0.10Fe_1-xMn_xO₃铁电薄膜及其制备方法，该方法设备要求简单，实验条件容易达到，制备的薄膜均匀性较好，掺杂量容易控制，并能够大幅度提高薄膜的铁电性能和介电性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高剩余极化强度的Bi_0.90Ho_0.10Fe_1-xMn_xO₃铁电薄膜，其化学式为Bi_0.90Ho_0.10Fe_1-xMn_xO₃，x=0.01～0.05；在1kHz频率下，其剩余极化强度为78～108μC/cm²，介电常数为196.2～271.8。

其为扭曲的钙钛矿结构，菱形晶系，空间点群为R-3m(160)，晶胞参数晶粒尺寸大小为50～60nm。

包括Bi_0.90Ho_0.10Fe_0.99Mn_0.01O₃铁电薄膜、Bi_0.90Ho_0.10Fe_0.98Mn_0.02O₃铁电薄膜、Bi_0.90Ho_0.10Fe_0.97Mn_0.03O₃铁电薄膜和Bi_0.90Ho_0.10Fe_0.95Mn_0.05O₃铁电薄膜；

并且Bi_0.90Ho_0.10Fe_0.99Mn_0.01O₃铁电薄膜在917kV/cm的外加电场下，剩余极化强度为108μC/cm²，在1kHz～1MHz的频率下的介电常数为218.1～271.8；

Bi_0.90Ho_0.10Fe_0.98Mn_0.02O₃铁电薄膜在1250kV/cm的外加电场下，剩余极化强度为95μC/cm²，在1kHz～1MHz的频率下的介电常数为195.8～258.1;