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《天津大学》 2017年
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铁酸铋基铁电薄膜的制备及性能研究

李姣  
【摘要】:铁酸铋薄膜是一种重要的多铁薄膜,在光伏储能、传感器、信息存储器等方面有着广阔的的应用前景。不同的制备工艺及元素掺杂均会影响薄膜的铁电性能。本文提出采用喷墨打印与溶胶凝胶法相结合的方法成功制备了纯相的铁酸铋薄膜;并通过元素掺杂提高薄膜的性能。本文的研究内容主要包括:1.采用溶胶凝胶法制备的铁酸铋溶胶墨水进行喷墨打印沉积了稳定均一的纯相铁酸铋薄膜。溶胶墨水制备过程中,乙二醇单甲醚可以有效降低墨水的粘度,适量的聚乙二醇(PEG 400)有利于减少退火过程中的薄膜开裂;在550℃下进行退火处理有利于减少杂相,提高薄膜性能。2.研究了退火气氛对喷墨打印的铁酸铋薄膜铁电性能的影响。在喷墨打印制备铁电薄膜过程中,额外补偿10%的Bi元素可以有效补偿Bi元素流失,适量的湿空气有利于提高薄膜的结晶,减少薄膜内部的氧空位,提高薄膜的铁电性能。3.少量的Na~+掺杂造成Bi_(1-x)Na_x FeO_3薄膜呈现由菱方相向伪四方相转变的趋势,晶粒尺寸减小,但增大掺杂量后薄膜的晶胞参数略微降低,同时晶粒也迅速增大;随着Na~+的掺杂的掺量增加,BNFO薄膜的介电常数、铁电性能均随之先提升后下降,漏电流相应地先降低后增加。当Na~+掺量为3%时,薄膜的剩余极化最大,为51.7μC/cm~2。Ca掺杂的Bi_(1-x)Ca_xFeO_3薄膜的结构与性能随掺量的改变呈现出与Bi_(1-x)Na_xFeO_3薄膜类似的变化趋势。当Ca~(2+)的掺量为4%,薄膜的剩余极化最大,为45.6μC/cm~2。4.湿氧气中退火处理Na和Mn元素共掺有利于提高Bi_(0.97)Na_(0.03)Fe_(1-x)Mn_xO_3薄膜的铁电性能。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB383.2

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