BiFeO3基外延薄膜异质结的结构及物理性能研究

来源 :河北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caciquer1977
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BiFeO3(BFO)具有室温铁电性和反铁磁性,在数据存储、磁电器件和微电子器件等领域具有广泛的应用前景。我们采用偏轴射频磁控溅射等方法,制备了不同结构和取向的BFO薄膜异质结,采用现代化分析手段,研究了样品的结构、阻变、铁电等物理性能,获得了一些有意义的研究结果。(1)使用偏轴射频磁控溅射法,在SrTiO3(STO)(00l)基片上构建了结晶良好的外延BFO/LSCO异质结。在5 V电压下,Pt/BFO/LSCO具有良好的C-V蝶形回线,表明BFO薄膜具有良好的铁电性能。正负5 V电压下,阻态均呈现出由高阻态向低阻态转变规律,表现出二极管阻变开关行为。对其I-V曲线进行对数拟合,正向电压0→5→0 V和负向电压0→-5 V时,斜率S依次为S1、S2和S>>2,符合空间电荷限制电流(SCLC)导电机制,当负向电压从-5 V→0变化时,对相应的I-V曲线进行了ln(J/V2)与V-1拟合,发现满足线性关系,导电行为符合界面限制的F-N隧穿机制。(2)使用偏轴射频磁控溅射法,分别在三种取向的STO基片上构建了Pt/BFO/LSCO异质结。得到了不同取向BFO的外延薄膜,结晶质量良好。研究发现,BFO(110)薄膜的介电常数最大,BFO(001)薄膜的介电常数最小;当正向电压进行0→5→0 V变化时,阻态均是由高阻态变为低阻态;当负向电压进行0→-5→0 V变化时,阻态均是由低阻态变为高阻态,符合双极电阻开关行为。通过I-V曲线对数拟合发现,三种取向的薄膜斜率S依次为S1、S2和S>>2,导电机制均符合SCLC机制。(3)利用脉冲激光沉积法在STO(00l)基片上构建了Pt/0.7BFO-0.3BT/LSCO复合薄膜,研究了生长温度(650℃、675℃、700℃、725℃和750℃)对结构、介电性和铁电性的影响规律。研究发现:随温度升高,薄膜结晶质量变好。700℃生长的样品为(00l)高度择优生长,C-V和P-V测试发现薄膜存在反铁电相。750℃生长样品具有外延结构,样品具有优良的介电性和铁电性。
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