[发明专利]一种在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜，其特征在于，该薄膜为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃薄膜，该薄膜为扭曲的菱方钙钛矿结构，空间群为三方相的R3m:R和R3c:H共存；

该薄膜在1kHz频率、外加电压为40～95V、外加电场为533～1266kV/cm的条件下，具有剩余极化值为51～141μC/cm²、矫顽场为208～331kV/cm的对称矩形电滞回线；

该薄膜的剩余极化强度随着测试外加电压和外加电场的增加而增加，且在外加电压为95V、外加电场为1266kV/cm时仍未被击穿，具有高电场下稳定的铁电性。

2.权利要求1所述的在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：按摩尔比为0.94:0.08:0.03:0.95:0.03:0.02将硝酸铋、硝酸钬、硝酸锶、硝酸铁、醋酸锰和硝酸锌溶于乙二醇甲醚和醋酸酐的混合溶液中，得到前驱液；

步骤2：将前驱液旋涂在FTO/glass基片上，得到湿膜，湿膜经匀胶后在190～220℃下烘烤得干膜，再于540～560℃下在空气中退火，得到晶态Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃薄膜；

步骤3：将晶态Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.95Mn_0.03Zn_0.02O₃薄膜冷却至室温，重复步骤2直到达到所需厚度，即得到在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜。

3.根据权利要求2所述的在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中前驱液中金属离子的总浓度为0.2～0.4mol/L。

4.根据权利要求2所述的在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为(2.5～3.5):1。

5.根据权利要求2所述的在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2进行前先将FTO/glass基片清洗干净，然后在紫外光下照射，使FTO/glass基片表面达到原子清洁度。

6.根据权利要求2所述的在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中匀胶时的匀胶转速为3800～4000r/min，匀胶时间为12～18s。

7.根据权利要求2所述的在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中匀胶后的烘烤时间为8～10min。

8.根据权利要求2所述的在高电场下具有稳定铁电性的HoSrMnZn共掺铁酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的退火时间为8～12min。