[发明专利]一种HoSrMnNi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HoSrMnNi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、醋酸锰和乙酸镍为原料(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_0.03Ni_xO₃多铁薄膜，即HoSrMnNi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HoSrMnNi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HoSrMnNi共掺铁酸铋多铁薄膜，具体为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.97-xMn_0.03Ni_xO₃多铁薄膜，x＝0.01～0.04。

背景技术

多铁材料是指在一定温度范围内同时具有铁电性、铁磁性和铁弹性中两种或两种以上性能的材料。在众多多铁材料中，铁酸铋(BiFeO₃)是一种铁电居里温度(T_C＝1103K)和反铁磁有序温度(奈尔温度，T_N＝643K)都在室温以上的单相多铁性材料，BiFeO₃铁电性和铁磁性的共存使得BiFeO₃在磁电存储、自旋电子学等领域有潜在的应用，因此BiFeO₃受到广泛的关注和研究。然而BiFeO₃薄膜中铋元素的易挥发以及部分Fe³⁺向Fe²⁺的转变，使薄膜中产生较多的氧空位，从而导致其漏电流较大，难以极化，很难获得较高的剩余极化值，因此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_0.03Ni_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HoSrMnNi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HoSrMnNi共掺铁酸铋多铁薄膜为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.97-xMn_0.03Ni_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HoSrMnNi共掺铁酸铋多铁薄膜，所述HoSrMnNi共掺铁酸铋多铁薄膜为Bi_0.89Ho_0.08Sr_0.03Fe_0.97-xMn_0.03Ni_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HoSrMnNi共掺铁酸铋多铁薄膜在1kHz频率下，1080kV/cm测试电场下的剩余极化强度为193μC/cm²，矫顽场为335kV/cm。