[发明专利]一种掺杂改性铁酸铋薄膜的制备方法

说明书

本发明提供一种掺杂改性铁酸铋薄膜的制备方法，涉及铁酸铋薄膜技术领域，包括以下步骤：制备铁酸铋溶胶；使用匀胶机将溶胶均匀涂抹在经过预处理的Pt/Si(111)衬板上，随后放入300‑350℃的热板上烘烤5‑10min，将溶剂蒸发、干燥；复合CuSCN薄膜；复合PVP薄膜；重复上述步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)0‑5次；将上述Pt/Si(111)衬板送入微波加热炉中，氧气氛围下微波加热升温至555‑560℃，升温速度为20‑40℃/min，保温100‑250min空冷出炉，即可得到掺杂改性铁酸铋薄膜成品，本发明掺杂改性铁酸铋薄膜能够减少电池器件内阻的消耗，从而有效提高电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及铁酸铋薄膜技术领域，具体涉及一种掺杂改性铁酸铋薄膜的制备方法。

背景技术

基于阻变效应的阻变存储器(RRAM)是目前最有竞争力的新一代非易失性存储器件候选之一，其基本结构是由上下电极和中间一层阻变材料形成的三明治结构，相比于其他存储器具有结构简单、读写速度快、存储密度高及延展性好等优点，从而受到人们的广泛关注。自从RRAM概念提出以来，国内外在材料探索和性能研究等方面均取得了较大进展，已经成为了一个新兴的热门领域。

目前，已报道的具有阻变效应的材料种类非常多，但是作为未来存储器RRAM的存储单元材料，其性能指标仍然达不到使用要求。

近年来，多铁性铁酸铋薄膜材料的阻变效应引起了人们的广泛关注，铁酸铋(BiFeO₃，简称BFO)是唯一一种在室温下同时具有铁电性和反铁磁性的单相多铁材料，因其具有较大的剩余极化强度(95μC/cm2)、高的铁电居里温度(830℃)、相对高的反铁磁尼尔温度(约370℃)、较小的禁带宽度(2.3-2.7eV)和多铁特性，有望应用于铁电随机存储器、自旋电子器件、光电器件和多铁器件，如电控微波移相器、磁电存储单元和宽带磁场传感器。

虽然BFO在理论上拥有较高的剩余极化强度，但由于在铁酸铋材料制备过程中，铋元素容易挥发以及部分Fe³⁺向Fe²⁺转变，产生较多的氧空位，使得其漏电流较大，难以极化，很难制备出具有较高剩余极化强度的样品，因此实际应用受到限制。为此，国内外学者采用改进铁酸铋薄膜的制备工艺、掺杂改性等手段来改善其结构与电性能。

Palkar和Pinto首次利用脉冲激光沉积法在室温下观察到Pt衬底上生长的BiFeO₃薄膜的饱和电滞回线，但其饱和极化强度仅为2.2μC/cm²；Wang等人利用同样方法在SrTiO₃衬底上外延生长了剩余极化强度达到55μC/cm²的BiFeO₃薄膜，从而获得了室温下的强铁电性；Yun等人报道了Pt衬底上剩余极化强度为35.7μC/cm²的多晶BiFeO₃薄膜，采用的仍然是脉冲激光沉积制备方法；而Singh等人则在Pt衬底上生长了剩余极化强度为50μC/cm²的BiFeO₃薄膜，采用的化学溶液沉积法制备薄膜容易，所需设备简单，因此常用于实验室的薄膜材料研究。

随着科技的深入发展，对薄膜性能的要求越来越高，BiFeO₃薄膜本身存在的缺点也开始凸显，其中之一就是由于氧空位或者非化学计量比等缺陷而导致薄膜的漏电流偏大，使薄膜性能降低。因此，利用元素的掺杂改性来提高BiFeO3薄膜的多铁性能，成为人们广泛研究的焦点。