搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Bi1-xLaxFeO3±δ薄膜的快速制备及铁电性

石玉君 张旭 秦雷 金魁 袁洁 朱北沂 竺云

Bi1-xLaxFeO3±δ薄膜的快速制备及铁电性

石玉君, 张旭, 秦雷, 金魁, 袁洁, 朱北沂, 竺云
PDF
导出引用
  • 样品的制备是对影响样品质量的各个工艺参数进行优化的过程. 传统的试错法是对各个参数逐个进行尝试, 需要的周期较长. 与传统的单参数尝试法相比, 高通量样品制备方法可以对参数实现并行筛选, 因而极大地缩短了优化工艺所需的时间. 本工作借助高通量制备方法成功实现系列镧掺杂BiFeO3薄膜的快速优化, 包括对烧结温度、镧元素含量和高温固态反应气氛等关键工艺参数的快速筛选, 同时分析了不同生长条件下样品的结构并测试了其铁电性. 实验结果表明: 1) 560 ℃ 烧结可得到单相薄膜; 2)测量不同La含量样品的铁电性, 发现当E=75 kV/cm时, La=15%的样品剩余极化值(2Pr)最大, 约为26.7 μC/cm2; 3) 在纯氧气氛下烧结有助于得到结晶性更好的单相Bi0.75La0.25FeO3±δ 薄膜, 并且能够提高薄膜的铁电性.
      通信作者: 竺云, wdxyzy@mail.tjnu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11474338, 51001081)资助的课题.
    [1]

    Yao X F, Zhang J X 2014 Physics 43 227 (in Chinese) [姚携菲, 张金星 2014 物理 43 227]

    [2]

    Hill N A 2000 J. Phys. Chem. B 104 6694

    [3]

    Yu P, Zhang J X 2013 Progress in Physics 33 369 (in Chinese) [于浦, 张金星 2013 物理学进展 33 369]

    [4]

    Chen B, Yang H, Miao J, Zhao L, Xu B, Dong X L, Cao L X, Qiu X G, Zhao B R 2005 Chin. Phys. Lett. 22 697

    [5]

    Yuan J, Wu H, Cao L X, Zhao L, Jin K, Zhu B Y, Zhu S J, Zhong J P, Miao J, Xu B, Qi X Y, Qiu X G, Duan X F, Zhao B R 2007 Appl. Phys. Lett. 90 102113

    [6]

    Kaczmarek W, Pajak Z, Polomska M 1975 Solid State Commun. 17 807

    [7]

    Yudin V M 1966 Soviet Physics Solid State,USSR 8 217

    [8]

    Wen X L, Chen Z, Lin X, Niu L W, Duan M M, Zhang Y J, Dong X L, Chen C L 2014 Chin. Phys. B 23 117703

    [9]

    Lin P T, Li X, Zhang L, Yin J H, Cheng X W, Wang Z H, Wu Y C, Wu G H 2014 Chin. Phys. B 23 047701

    [10]

    Zhang J X, Yu P 2013 Journal of the Chinese Ceramic Society 41 905 (in Chinese) [张金星, 于浦 2013 硅酸盐学报 41 905]

    [11]

    Smolenskii G A, Agranovskaia A I, Popov S N, Isupov V A 1958 Soviet Physics-Technical Physics 3 1981

    [12]

    Lee Y H, Wu J M, Lai C H 2006 Appl. Phys. Lett. 88 042903

    [13]

    Yuan G L, Or S W, Liu J M, Liu Z G 2006 Appl. Phys. Lett. 89 052905

    [14]

    Singh S K, Ishiwara H, Maruyama K 2006 Appl. Phys. Lett. 88 262908

    [15]

    Dutta D P, Mandal B P, Naik R, Lawes G, Tyagi A K 2013 J. Phys. Chem. C 117 2382

    [16]

    Lei T Y, Sun Y Y, Ren H, Zhang Y, Cai W, Fu C L 2014 Surface Technology 43 129 (in Chinese) [雷天宇, 孙远洋, 任红, 张玉, 蔡苇, 符春林 2014 表面技术 43 129]

    [17]

    Simões A Z, Riccardi C S, Dos Santos M L, Garcia F G, Longo E, Varela J A 2009 Mater. Res. Bull. 44 1747

    [18]

    Green M L, Takeuchi I, Hattrick-Simpers J R 2013 J. Appl. Phys. 113 231101

    [19]

    Terrett N K, Gardner M, Gordon D W, KobyleckI R J, Steele J 1995 Tetrahedron Report 51 8135

    [20]

    Pescarmona P P, van der Waal J C, Maxwell I E, Maschmeyer T 1999 Catal. Lett. 63 1

    [21]

    Thompson L A, Ellman J A 1996 Chem. Rev. 96 555

    [22]

    Merrifield R B, Stewart J M 1965 Nature 207 522

    [23]

    Chisholm B J, Webster D C 2007 J. Coat. Technol. Res. 4 1

    [24]

    Potyrailo R A, Mirsky V M 2008 Chem. Rev. 108 770

    [25]

    Koinuma H, Takeuchi I 2004 Nat. Mater. 3 429

    [26]

    Xiang X D, Sun X D, Briceno G, Lou Y L, Wang K A, Chang H Y, Wallace-Freedman W G, Chen S W, Schultz P G 1995 Science 268 1738

    [27]

    Takeuchi I, van Dover R B, Koinuma H 2002 MRS Bull. 27 301

    [28]

    Jin K, Suchoski R, Fackler S, Zhang Y, Pan X, Greene R L, Takeuchi I 2013 APL Mater. 1 042101

    [29]

    Cao M M, Zhao X R, Duan L B, Liu J R, Guan M M, Guo W R 2014 Chin. Phys. B 23 047805

    [30]

    Zhang H, Liu F M, Ding P, Zhong W W, Zhou C C 2010 Acta Phys. Sin. 59 2078 (in Chinese) [张嬛, 刘发民, 丁芃, 钟文武, 周传仓 2010 物理学报 59 2078]

    [31]

    Arnold D C, Knight K S, Morrison F D, Lightfoot P 2009 Phys. Rev. Lett. 102 027602

    [32]

    Chaudhari Y, Mahajan C M, Singh A, Jagtap P, Chatterjee R, Bendre S 2015 J. Magn. Magn. Mater. 395 329

  • [1]

    Yao X F, Zhang J X 2014 Physics 43 227 (in Chinese) [姚携菲, 张金星 2014 物理 43 227]

    [2]

    Hill N A 2000 J. Phys. Chem. B 104 6694

    [3]

    Yu P, Zhang J X 2013 Progress in Physics 33 369 (in Chinese) [于浦, 张金星 2013 物理学进展 33 369]

    [4]

    Chen B, Yang H, Miao J, Zhao L, Xu B, Dong X L, Cao L X, Qiu X G, Zhao B R 2005 Chin. Phys. Lett. 22 697

    [5]

    Yuan J, Wu H, Cao L X, Zhao L, Jin K, Zhu B Y, Zhu S J, Zhong J P, Miao J, Xu B, Qi X Y, Qiu X G, Duan X F, Zhao B R 2007 Appl. Phys. Lett. 90 102113

    [6]

    Kaczmarek W, Pajak Z, Polomska M 1975 Solid State Commun. 17 807

    [7]

    Yudin V M 1966 Soviet Physics Solid State,USSR 8 217

    [8]

    Wen X L, Chen Z, Lin X, Niu L W, Duan M M, Zhang Y J, Dong X L, Chen C L 2014 Chin. Phys. B 23 117703

    [9]

    Lin P T, Li X, Zhang L, Yin J H, Cheng X W, Wang Z H, Wu Y C, Wu G H 2014 Chin. Phys. B 23 047701

    [10]

    Zhang J X, Yu P 2013 Journal of the Chinese Ceramic Society 41 905 (in Chinese) [张金星, 于浦 2013 硅酸盐学报 41 905]

    [11]

    Smolenskii G A, Agranovskaia A I, Popov S N, Isupov V A 1958 Soviet Physics-Technical Physics 3 1981

    [12]

    Lee Y H, Wu J M, Lai C H 2006 Appl. Phys. Lett. 88 042903

    [13]

    Yuan G L, Or S W, Liu J M, Liu Z G 2006 Appl. Phys. Lett. 89 052905

    [14]

    Singh S K, Ishiwara H, Maruyama K 2006 Appl. Phys. Lett. 88 262908

    [15]

    Dutta D P, Mandal B P, Naik R, Lawes G, Tyagi A K 2013 J. Phys. Chem. C 117 2382

    [16]

    Lei T Y, Sun Y Y, Ren H, Zhang Y, Cai W, Fu C L 2014 Surface Technology 43 129 (in Chinese) [雷天宇, 孙远洋, 任红, 张玉, 蔡苇, 符春林 2014 表面技术 43 129]

    [17]

    Simões A Z, Riccardi C S, Dos Santos M L, Garcia F G, Longo E, Varela J A 2009 Mater. Res. Bull. 44 1747

    [18]

    Green M L, Takeuchi I, Hattrick-Simpers J R 2013 J. Appl. Phys. 113 231101

    [19]

    Terrett N K, Gardner M, Gordon D W, KobyleckI R J, Steele J 1995 Tetrahedron Report 51 8135

    [20]

    Pescarmona P P, van der Waal J C, Maxwell I E, Maschmeyer T 1999 Catal. Lett. 63 1

    [21]

    Thompson L A, Ellman J A 1996 Chem. Rev. 96 555

    [22]

    Merrifield R B, Stewart J M 1965 Nature 207 522

    [23]

    Chisholm B J, Webster D C 2007 J. Coat. Technol. Res. 4 1

    [24]

    Potyrailo R A, Mirsky V M 2008 Chem. Rev. 108 770

    [25]

    Koinuma H, Takeuchi I 2004 Nat. Mater. 3 429

    [26]

    Xiang X D, Sun X D, Briceno G, Lou Y L, Wang K A, Chang H Y, Wallace-Freedman W G, Chen S W, Schultz P G 1995 Science 268 1738

    [27]

    Takeuchi I, van Dover R B, Koinuma H 2002 MRS Bull. 27 301

    [28]

    Jin K, Suchoski R, Fackler S, Zhang Y, Pan X, Greene R L, Takeuchi I 2013 APL Mater. 1 042101

    [29]

    Cao M M, Zhao X R, Duan L B, Liu J R, Guan M M, Guo W R 2014 Chin. Phys. B 23 047805

    [30]

    Zhang H, Liu F M, Ding P, Zhong W W, Zhou C C 2010 Acta Phys. Sin. 59 2078 (in Chinese) [张嬛, 刘发民, 丁芃, 钟文武, 周传仓 2010 物理学报 59 2078]

    [31]

    Arnold D C, Knight K S, Morrison F D, Lightfoot P 2009 Phys. Rev. Lett. 102 027602

    [32]

    Chaudhari Y, Mahajan C M, Singh A, Jagtap P, Chatterjee R, Bendre S 2015 J. Magn. Magn. Mater. 395 329

  • [1] 兰 伟, 刘雪芹, 黄春明, 杨 扬, 王印月, 唐国梅. 溶胶凝胶旋转涂敷技术制备ZnO:In薄膜的结构特性. 物理学报, 2006, 55(2): 748-752. doi: 10.7498/aps.55.748
    [2] 王秀章, 刘红日. La0.3Sr0.7TiO3模板层对Pb(Zr0.5Ti0.5)O3薄膜的铁电性能增强效应的研究. 物理学报, 2007, 56(3): 1735-1740. doi: 10.7498/aps.56.1735
    [3] 李侠, 郭文华, 吕志娟, 邢进华, 王鸣. 溶胶凝胶法制备圆柱形大孔二氧化硅反蛋白石结构晶体. 物理学报, 2014, 63(2): 024205. doi: 10.7498/aps.63.024205
    [4] 陈召勇, 杨 春, 李言荣, 薛卫东. 四方相BaTiO3铁电性的第一性原理研究. 物理学报, 2005, 54(2): 857-862. doi: 10.7498/aps.54.857
    [5] 赵庆勋, 马继奎, 耿波, 魏大勇, 关丽, 刘保亭. 氮氢混合气氛退火中氢对Bi4Ti3O12铁电性能的影响. 物理学报, 2010, 59(11): 8042-8047. doi: 10.7498/aps.59.8042
    [6] 俞健, 廖家轩, 金龙, 魏雄邦, 汪澎, 尉旭波, 徐自强. 高调谐BST薄膜制备及介电性能研究. 物理学报, 2011, 60(7): 077701. doi: 10.7498/aps.60.077701
    [7] 顾建军, 刘力虎, 岂云开, 徐芹, 张惠敏, 孙会元. 复合薄膜NiFe2 O4-BiFeO3 中的磁电耦合. 物理学报, 2011, 60(6): 067701. doi: 10.7498/aps.60.067701
    [8] 李敏, 时鑫娜, 张泽霖, 吉彦达, 樊济宇, 杨浩. 柔性Pb(Zr0.53Ti0.47)O3薄膜的高温铁电特性. 物理学报, 2019, 68(8): 087302. doi: 10.7498/aps.68.20181967
    [9] 王喧, 刘守信, 李永放, 杨合情, 张良莹, 姚熹. 含碳纳米颗粒凝胶玻璃的制备及其量子尺寸效应. 物理学报, 2001, 50(2): 341-346. doi: 10.7498/aps.50.341
    [10] 张润兰, 邢辉, 陈长乐, 段萌萌, 罗炳成, 金克新. YMnO3薄膜的铁电行为及其纳米尺度铁电畴的研究. 物理学报, 2014, 63(18): 187701. doi: 10.7498/aps.63.187701
    [11] 袁宁一, 何泽军, 赵常宁, 李 峰, 周 懿, 李金华. 纳米ZnO和ZnO-SiO2复合薄膜的光学性质研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2537-2542. doi: 10.7498/aps.57.2537
    [12] 刘全生, 张希艳, 王能利, 王晓春, 柏朝晖, 米晓云, 卢利平, 袁东方. 石英玻璃衬底上纤锌矿Mg0.25Zn0.75O薄膜的结构及光学性能. 物理学报, 2008, 57(12): 7885-7890. doi: 10.7498/aps.57.7885
    [13] 周仁迪, 黄雪飞, 齐智坚, 黄维刚. Ca2Si(O4-xNx):Eu2+绿色荧光粉的制备及其发光性能. 物理学报, 2014, 63(19): 197801. doi: 10.7498/aps.63.197801
    [14] 杨如霞, 卢玉明, 曾丽竹, 张禄佳, 李冠男. 钆掺杂对0.7BiFe0.95Ga0.05O3-0.3BaTiO3陶瓷的结构、介电性能和多铁性能的影响. 物理学报, 2020, 69(10): 107701. doi: 10.7498/aps.69.20200175
    [15] 孙源, 黄祖飞, 明星, 王春忠, 陈岗, 范厚刚. BiFeO3中各离子在铁电相变中作用本质的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(1): 193-200. doi: 10.7498/aps.58.193.1
    [16] 何建平, 吕文中, 汪小红. Ba0.5Sr0.5TiO3有序构型的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(9): 097102. doi: 10.7498/aps.60.097102
    [17] 石云龙, 张拴勤. 制备条件对纳米晶吸收剂的吸波性能影响的实验研究. 物理学报, 2010, 59(6): 4216-4220. doi: 10.7498/aps.59.4216
    [18] 崔彩娥, 王森, 黄平. Dy含量对红色长余辉发光材料Sr3Al2O6:Eu2+,Dy3+性能的影响. 物理学报, 2009, 58(5): 3565-3571. doi: 10.7498/aps.58.3565
    [19] 钟维烈, 张沛霖, 王春雷, 李正法, 裘忠平, 葛洪良. 钛酸铋钡陶瓷的介电性、铁电性及对晶格结构的依赖性. 物理学报, 2004, 53(9): 3200-3204. doi: 10.7498/aps.53.3200
    [20] 张 磊, 钟维烈. 横场-伊辛模型中BaTiO3的铁电行为. 物理学报, 2000, 49(11): 2296-2299. doi: 10.7498/aps.49.2296
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  966
  • PDF下载量:  156
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-16
  • 修回日期:  2015-12-23
  • 刊出日期:  2016-03-05

Bi1-xLaxFeO3±δ薄膜的快速制备及铁电性

  • 1. 天津师范大学物理与材料科学学院, 天津 300387;
  • 2. 中国科学院物理研究所, 北京凝聚态国家实验室, 北京 100190;
  • 3. 北京信息科技大学, 传感器技术研究中心, 北京 100101
  • 通信作者: 竺云, wdxyzy@mail.tjnu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11474338, 51001081)资助的课题.

摘要: 样品的制备是对影响样品质量的各个工艺参数进行优化的过程. 传统的试错法是对各个参数逐个进行尝试, 需要的周期较长. 与传统的单参数尝试法相比, 高通量样品制备方法可以对参数实现并行筛选, 因而极大地缩短了优化工艺所需的时间. 本工作借助高通量制备方法成功实现系列镧掺杂BiFeO3薄膜的快速优化, 包括对烧结温度、镧元素含量和高温固态反应气氛等关键工艺参数的快速筛选, 同时分析了不同生长条件下样品的结构并测试了其铁电性. 实验结果表明: 1) 560 ℃ 烧结可得到单相薄膜; 2)测量不同La含量样品的铁电性, 发现当E=75 kV/cm时, La=15%的样品剩余极化值(2Pr)最大, 约为26.7 μC/cm2; 3) 在纯氧气氛下烧结有助于得到结晶性更好的单相Bi0.75La0.25FeO3±δ 薄膜, 并且能够提高薄膜的铁电性.

English Abstract

参考文献 (32)

目录

    /

    返回文章
    返回