[发明专利]一种逐层交替掺杂低漏电流BiFeO3 薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种制备逐层交替掺杂低漏电流BiFeO₃薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O以及Tb(NO₃)₃·6H₂O按（0.91-0.97）:1:（0.08-0.14）的摩尔比溶于乙二醇甲醚和醋酸酐的混合液中搅拌均匀，得到前驱液A；将Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O和Sm(NO₃)₃·6H₂O按（0.90-0.97）:1:（0.08-0.15）的摩尔比溶于乙二醇甲醚和醋酸酐的混合液中搅拌均匀，得到前驱液B；其中，前驱液A和前驱液B中总的金属离子浓度均为0.1～0.5mol/L；

2）将前驱液A旋涂在FTO/glass基片上，然后于180～260℃烘烤得干膜，再在550℃下退火8～10min，即得Tb掺杂的晶态BiFeO₃薄膜；

3）将Tb掺杂的晶态BiFeO₃薄膜冷却，在冷却后Tb掺杂的晶态BiFeO₃薄膜上旋涂前驱液B，然后于180～260℃烘烤得干膜，再在550℃下退火8～10min，即在Tb掺杂的晶态BiFeO₃薄膜上制备出Sm掺杂的晶态BiFeO₃薄膜；

4）在Sm掺杂的晶态BiFeO₃薄膜上交替制备Tb掺杂的晶态BiFeO₃薄膜和Sm掺杂的晶态BiFeO₃薄膜，得到逐层交替掺杂低漏电流BiFeO₃薄膜。

2.根据权利要求1所述的制备逐层交替掺杂低漏电流BiFeO₃薄膜的方法，其特征在于：所述的步骤1）混合液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为（1:1）～（4:1）。

3.根据权利要求1所述的制备逐层交替掺杂低漏电流BiFeO₃薄膜的方法，其特征在于：所述的步骤1）在制备前驱液A时，Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O以及Tb(NO₃)₃·6H₂O的摩尔比为0.94:1:0.11，在制备前驱液B时，Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O和Sm(NO₃)₃·6H₂O的摩尔比为0.91:1:0.14。

4.根据权利要求1所述的制备逐层交替掺杂低漏电流BiFeO₃薄膜的方法，其特征在于：所述的步骤2）中的前驱液A在旋涂在FTO/glass基片上之前静置24～32h。

5.根据权利要求1或4所述的制备逐层交替掺杂低漏电流BiFeO₃薄膜的方法，其特征在于：所述的步骤3）中的前驱液B在旋涂在FTO/glass基片上之前静置24～32h。

6.根据权利要求1或4所述的制备逐层交替掺杂低漏电流BiFeO₃薄膜的方法，其特征在于：所述的步骤2）和步骤3）中的烘烤时间为6～12min。

7.一种采用权利要求3或4中任意一项权利要求所述的方法制备的逐层交替掺杂低漏电流BiFeO₃薄膜，其特征在于：该逐层交替掺杂低漏电流BiFeO₃薄膜的晶粒尺寸在50～80nm，为六方结构属于R3c空间群，在500kV/cm的高电场下漏电流密度为10^-5A/cm²。