[发明专利]一种HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜及其制备方法，以硝酸铋、硝酸钬、硝酸锶、硝酸铁、醋酸锰和硝酸锌为原料(硝酸铋过量5％)，以乙二醇甲醚和乙酸酐为溶剂，用旋涂法和层层退火的工艺制备了Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.97‑xMn_0.03Zn_xO₃多铁薄膜，即HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜。本发明采用溶胶凝胶工艺，并采用旋涂和层层退火法，设备要求简单，实验条件易于实现，适宜在大的表面和形状不规则的表面上制备薄膜，且化学组分精确可控，制得的HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜均匀性较好，改善了BiFeO₃薄膜的多铁性能。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及在功能化的FTO/glass基板表面制备HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜，具体为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.97-xMn_0.03Zn_xO₃多铁薄膜，x＝0.01～0.04。

背景技术

铁电材料具有自发电极化，这一电极化可以随外加电场变化而反转(开关)。对于铁电薄膜，极化反转所需要的高电场可以在比较低的电压下获得，这一特点使得铁电薄膜可以集成到现代的电子器件中。非挥发性的铁电随机存贮器，特别是高密度的铁电存贮器件在商业领域已经表现出巨大的应用前景，与现在广泛应用的存储器相比，基于铁电材料的铁电随机读取存储器具有非挥发性和读取速度快等优点，因此也有巨大应用前景。在一个铁电存贮器中，信息的存入是依赖于极化的方向，利用极化的双稳态正负只存储信息，而信息的读取是利用极化反转的电流。铁酸铋(BiFeO₃)是一种典型的单相多铁材料，虽然在室温下同时具有铁电性和反铁磁性，然而其剩余极化值较低，反转电流较小，因而在实际应用中受到限制。为改善BiFeO₃薄膜的多铁性能，最为常见的办法就是离子掺杂。目前，还没有关于Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.97-xMn_0.03Zn_xO₃多铁薄膜及其制备方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜及其制备方法，该方法设备要求简单，实验条件容易达到，掺杂量容易控制，制得的HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.97-xMn_0.03Zn_xO₃多铁薄膜，可改善BiFeO₃基薄膜的多铁性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜，所述HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.97-xMn_0.03Zn_xO₃薄膜，x＝0.01～0.04，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。

所述HoSrMnZn共掺铁酸铋多铁薄膜在1080kV/cm测试电场下的铁电正反转电流为1.5mA，铁电正漏导电流为0.15mA，铁电负反转电流为1.8mA，铁电负漏导电流为0.13mA，具有高反转电流的矩形度电滞回线。