【摘 要】
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探寻新型室温单相多铁材料近年受到人们的极大关注。顺应器件小型化和多功能化的发展趋势,要求直接在金属底电极上均匀取向生长钙钛矿型多铁薄膜,但此乃一大挑战。本文通过把
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探寻新型室温单相多铁材料近年受到人们的极大关注。顺应器件小型化和多功能化的发展趋势,要求直接在金属底电极上均匀取向生长钙钛矿型多铁薄膜,但此乃一大挑战。本文通过把反铁磁性基团BiFeO3插入到铁电体Bi4Ti3O12基质中来合成Bi5FeTi3O15单相多铁材料,摸索直接在金属电极上取向控制生长Bi5FeTi3O15薄膜的工艺。主要结果和结论如下:1.用sol-gel工艺在（111）Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了单相四层层状钙钛矿型结构的Bi5FeTi3O15薄膜,反铁磁性BiFeO3基团的确被插入到三层铁电体Bi4Ti3O12中。薄膜呈现显著的室温多铁性。2.讨论了不同前驱体溶液制备工艺和热处理工艺对Bi5FeTi3O15薄膜近a/b轴取向的影响。在前驱体溶液制备过程中采用浓度为0.1 mol/L、溶剂和螯合剂配比为1:1和老化时间24 h,热处理过程采用100?C/s的升温速率在750?C温度下退火时,近a/b轴取向度更高。3.用sol-gel工艺直接在（111）Pt/Ti/SiO2/Si上分别制备了58.9%近a/b轴取向、随机取向和88.2%近c轴取向的Bi5FeTi3O15薄膜。三种择优取向的Bi5FeTi3O15薄膜按预期表现出显著的铁电介电各向异性。近a/b轴取向薄膜、随机取向薄膜和近c轴取向薄膜的剩余极化值2Pr分别约44.6?C/cm2、29.3?C/cm2和12.4?C/cm2;在测量频率100 kHz,它们的相对介电常数?r分别为592、446和239。近a/b轴取向、随机取向和近c轴取向薄膜的饱和磁化Ms为分别为0.21 emu/cm3,1.12emu/cm3和0.29emu/cm3。
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