[发明专利]一种诱导铁酸铋薄膜相变的方法

说明书

本发明涉及一种诱导铁酸铋薄膜相变的方法，通过在BFO和基片之间插入一层外延生长的单晶薄膜作为应变的提供者，该单晶薄膜与BFO薄膜的晶格失配度范围为‑4％～‑6％，满足诱导BFO由R相转变为T相的必要条件，从而突破了对于基片的限制，在与BFO晶格失配度较小的基片上也能实现BFO的R‑T相变。

技术领域

本发明涉及铁酸铋相变领域，特别是涉及一种诱导铁酸铋薄膜相变的方法。

背景技术

应变作为诱导铁酸铋BiFeO₃(简写为BFO)相变的重要途经之一，得到广泛的应用，目前利用应变诱导相变的方法主要是通过在单晶基片上沉积BFO薄膜，基片会使BFO薄膜产生一定的应变，从而诱导相变。

目前应用较多的基片铝酸镧LaAlO₃(001)的晶格常数为0.3792nm，基态为菱形相(R相)的BFO的晶格常数为0.3964nm，两者的晶格失配度为-4.3％。所以当BFO在LaAlO₃(简写为LAO)上外延生长时，理论上LAO会对BFO产生4.3％的压应变，BFO在压应变的作用下发生R-T相变，获得四方相(T相)的BFO薄膜。另一种应用较多的基片铝酸钇YAlO₃(110)的晶格常数为0.369nm，其与BFO的晶格失配度为-6.9％，在YAlO₃(简写为YAO)上生长BFO也能够得到纯T相。

现有的诱导BFO相变的重要途径是通过基片对BFO施加压应变，使BFO在较大的压应变(>4％)条件下得到四方相(T相)。只有与BFO薄膜晶格失配度较大的基片才能提供足够大的应变来诱导相变。对于与BFO晶格失配度较小的基片，比如钛酸锶SrTiO₃(001)，其晶格参数为0.3905nm，SrTiO₃(简写为STO)与BFO的晶格失配度只有-1.4％。又如铝酸锶钽镧(La,Sr)(Al,Ta)O₃(001)，其晶格参数为0.3868nm，(La,Sr)(Al,Ta)O₃(简写为LAST)与BFO的晶格失配度是-1.7％。因为与BFO的晶格失配度小，在这类基片上生长高质量BFO外延薄膜得到的是R相或类R相，难以得到高质量外延生长的T相BFO薄膜。现有的通过基片对BFO薄膜施加压应变的方法，基片与BFO的晶格失配度决定了薄膜理论上能达到的最大应变，而对于特定的薄膜符合条件的基片类型有限，因此这种方法有一定的局限性。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种诱导铁酸铋薄膜相变的方法，可以在与BFO晶格失配度较小的基片上实现BFO的R-T相变。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种诱导铁酸铋薄膜相变的方法，包括以下步骤：

S1：在基片上制备一层单晶薄膜；所述单晶薄膜与铁酸铋薄膜的晶格失配度范围为-4％～-6％；

S2：在所述单晶薄膜上制备铁酸铋薄膜。

相对于现有技术，本发明提供了一种诱导BFO相变的普适性方法，通过在BFO和基片之间插入一层外延生长的单晶薄膜作为应变的提供者，该单晶薄膜与BFO薄膜的晶格失配度范围为-4％～-6％，满足诱导BFO由R相转变为T相的必要条件，从而突破了对于基片的限制，在与BFO晶格失配度较小的基片上也能实现BFO的R-T相变。