[发明专利]一种低漏电流的YDMCO薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种低漏电流的YDMCO薄膜及其制备方法，化学式为Y_1‑xDy_xMn_0.5Cr_0.5O₃，其中，0.1≤x≤0.5，六方结构，空间群为P6₃cm。本发明的Y_1‑xDy_xMn_0.5Cr_0.5O₃薄膜是在YMnO₃的A位掺杂稀土离子，B位掺杂过渡金属离子，实验证明Dy掺杂进入双棱锥结构的中间层和Cr掺杂抑制了Mn³⁺转变成Mn²⁺和Mn⁴⁺，最终使Y_1‑xDy_xMn_0.5Cr_0.5O₃薄膜内部结构发生畸变，而六方结构的畸变导致薄膜的漏电流机制由欧姆机制和空间电荷机制共存转变为单一欧姆机制，最终降低了漏电流密度。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种低漏电流的Y_1-xDy_xMn_0.5Cr_0.5O₃(简写为YDMCO)薄膜及其制备方法。

背景技术

伴随着科学技术的发展进步，各种电子产品都向着高集成度、高复杂度方向发展，从而也对微型化的要求越来越严格，所以薄膜产品就慢慢进入电子产品的舞台，并慢慢成为舞台中不可缺少的一部分。同时，现代电子产品也不断出现多功能化的发展趋势，因此，多铁材料的薄膜产品更受欢迎。

传统多铁材料BiFeO₃、LuFeO₃等大多为钙钛矿结构或者是钙钛矿畸变结构，其他结构多铁材料的发展较少，六方YMnO₃多铁材料的出现为除钙钛矿结构外的其他结构多铁材料提供了可能。研究发现传统的BiFeO₃中Bi元素易挥发，从而导致了结构中的氧空位浓度增加，产生电子移动，漏电流密度增加，降低薄膜的性能，减少了薄膜的使用期限。而且BiFeO₃多个极化轴，造成薄膜结构朝着不同的方向扭转或者扭曲，进而导致薄膜的性能发生改变，最终形成质量较差的薄膜产品。相反，新型YMnO₃中物质组成中没有可挥发元素，在一定程度上保证了该薄膜不会因为物质元素的挥发而产生较多氧空位，进而也不会降低其性能。同时YMnO₃结构中单一极化轴，相对于BiFeO₃结构而言，结构的扭转或改变都是定向且可控的，避免了铁电畴因不同而翻转带来的裂纹。并且它的介电常数较低，这使得它在以金属-铁电体-半导体场效应晶体管为结构的铁电随机存取存储器中的应用更有优势。

YMnO₃薄膜虽然没有像BiFeO₃薄膜的挥发性元素Bi，但是变价元素Mn的存在也使薄膜样品性能变得较差。而且Mn的价态较多，导致了YMnO₃内部结构中Mn参与的价键状态在不同价态下发生改变，从而引起了结构中的氧空位或载流子的增加，最终使薄膜样品中漏电流的密度增大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低漏电流的YDMCO薄膜及其制备方法，所得薄膜的漏电流降低。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低漏电流的YDMCO薄膜，化学式为Y_1-xDy_xMn_0.5Cr_0.5O₃，其中，0.1≤x≤0.5，六方结构，空间群为P6₃cm。