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多铁性材料是指同时具有两种或两种以上基本铁性(铁电性、铁磁性、铁弹性)的一类材料,由于其同时具有多种基本铁性,因而在新一代信息存储器、传感器、自旋电子设备中得到广泛的运用。BiFeO3薄膜作为典型的多铁性材料,是唯一一种在室温下同时表现出铁电有序性和反铁磁性有序性的材料,它具有较高的铁电居里温度(Tc~1123 K)和反铁磁奈尔温度(TN~647 K)及较高剩余极化强度,因此成为近年来物理学、微电子学、材料学科等相关领域的一个研究热点。但由于BiFeO3薄膜漏电流较大,严重的限制了BiFeO3薄膜的实际应用。本论文选取BiFeO3薄膜为研究对象,主要开展了以下三个方面的工作:溶胶凝胶法制备Bi1-x CexFe1-yTiyO3薄膜及性能表征;溶胶凝胶法制备Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜及性能表征;Bi0.94Ce0.06Fe0.97Ti0.03O3/Bi3.15Nd0.85Ti3O12多铁异质结的制备及电学性能研究。具体工作和成果概括如下:1.采用溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi1-x Cex Fe1-y Tiy O3(x=0.03,0.06,0.09;y=0.03,0.06,0.09)薄膜,系统的研究了不同Ce、Ti共掺杂比例对BiFeO3薄膜漏电及铁电性能的影响,得出了最佳Ce、Ti共参杂比例:x=0.06;y=0.03。在此基础上本文采用溶胶凝胶法制备了BiFeO3、Bi0.94Ce0.06FeO3、BiFe0.97Ti0.03O3薄膜作为对比,近一步研究了Ce、Ti共掺杂对BiFeO3薄膜微观结构及电学性能的影响。实验结果表明Bi0.94Ce0.06Fe0.97Ti0.03O3薄膜具有较大的剩余极化强度(2Pr~130μC/cm2@1240 kV/cm)、较高的介电常数(364@1 kHz),其漏电流密度(9×10-6 A/cm2@100 kV/cm)相比BiFeO3薄膜降低了两个多数量级。2.为进一步降低Bi0.94Ce0.06Fe0.97Ti0.03O3薄膜的电学性能,本文通过在Pt/Ti/SiO2/Si衬底与Bi0.94Ce0.06Fe0.97Ti0.03O3薄膜之间加入一层Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜,制备Bi0.94Ce0.06Fe0.97Ti0.03O3/Bi3.15Nd0.85Ti3O12多铁异质结结构。在制备异质结前,采用溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜,并对其微观结构及电学性能经行了表征。测试结果表明,所制备的Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜具有饱和的电滞回线,剩余极化强度为42μC/cm2(@13 V),当测试频率为1 kHz时介电常数为570。3.在上一阶段工作的基础上,采用溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底制备了Bi0.94Ce0.06Fe0.97Ti0.03O3/Bi3.15Nd0.85Ti3O12多铁异质结,并采用XRD、SEM、半导体参数分析仪、铁电分析仪、震动样品磁强计等对样品的微观结构及电学性能进行了分析。实验数据表明,Bi3.15Nd0.85Ti3O12层的引入有效的降低了Bi0.94Ce0.06Fe0.97Ti0.03O3薄膜的矫顽场,同时改善了Bi0.94Ce0.06Fe0.97Ti0.03O3薄膜漏电、介电及铁磁性能。