[发明专利]一种多铁性Bi0.98-xSr0.02RExFe0.97Mn0.03O3-CuFe2O4 复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及多铁性Bi_0.98-xSr_0.02RE_xFe_0.97Mn_0.03O₃-CuFe₂O₄复合膜及其制备方法。

背景技术

BiFeO₃是一种典型的单相多铁性钙钛矿材料，在室温下同时具有铁电性(T_C～1103k)和铁磁性(T_N～640k)。由于BiFeO₃材料具有磁电耦合效应，近年来已经形成一个世界范围的单相磁电材料的研究热潮。随着微电子技术、光电子和传感器等技术的发展，对材料性能的要求越来越高，铁电薄膜因其良好的铁电、压电、介电、热释电等性质，成为可广泛应用于微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域的重要功能材料。

然而，纯相BiFeO₃存在着较大的漏电流，漏导存在的根源在于BiFeO₃中存在不稳定、易挥发的Bi³⁺离子，随着Bi³⁺离子的挥发，烧结过程在材料中会形成氧空位，且引起Fe³⁺离子化合价的波动(Fe³⁺向Fe²⁺离子转换)，产生一定的电导。钙钛矿材料中的氧空位也起了空间电荷的作用，空间电荷浓度的增加可导致畴产生钉扎效应。且在电场的作用下，氧空位的定向移动也形成漏电流，引起剩余极化的下降。BiFeO₃材料中大的漏电流导致他无法获得饱和的电滞回线以及其弱铁磁性本质，从而限制了该材料的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多铁性Bi_0.98-xSr_0.02RE_xFe_0.97Mn_0.03O₃-CuFe₂O₄复合膜及其制备方法，能够有效降低BiFeO₃的漏电流，同时改善其铁电和铁磁性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多铁性Bi_0.98-xSr_0.02RE_xFe_0.97Mn_0.03O₃-CuFe₂O₄复合膜，包括复合在一起的下层膜和上层膜，其中下层膜为CuFe₂O₄晶态膜，上层膜为Bi_0.98-xSr_0.02RE_xFe_0.97Mn_0.03O₃晶态膜，RE为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu，x＝0～0.15。

所述的Bi_0.98-xSr_0.02RE_xFe_0.97Mn_0.03O₃晶态膜的晶型为三方相，空间结构群为R3m:R，晶胞参数为a＝b＝c＝3.9634，α＝β＝γ＝89.72°；CuFe₂O₄晶态膜的晶型为立方相，空间结构群为Fd-3m(227)。

所述的x＝0.03～0.15。

一种多铁性Bi_0.98-xSr_0.02RE_xFe_0.97Mn_0.03O₃-CuFe₂O₄复合膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将硝酸铁和硝酸铜按摩尔比为1:2溶于乙二醇甲醚中，搅拌均匀后再加入乙酸酐，得到CuFe₂O₄前驱液，CuFe₂O₄前驱液中Cu离子的浓度为0.15～0.25mol/L；