《(100)-取向BiFeO3-基薄膜自極化調控》是依託濟南大學，由胡廣達擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：(100)-取向BiFeO3-基薄膜自極化調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡廣達
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
用於壓電微機電系統和熱釋電紅外成像系統中的鐵電薄膜通常要先極化才能工作。研究表明，具有自極化的鐵電薄膜往往表現出更優異的壓電和熱釋電性能。作為一種具有廣闊套用前景的無鉛壓電材料，BiFeO3薄膜已被廣泛研究了近十年。然而，非常高的矯頑電場使BiFeO3薄膜與傳統的含鉛PZT薄膜相比更難產生自極化。針對這一難題，本課題擬以沉積在MgO、SrTiO3、LaAlO3和YSZ等單晶襯底上的(100)-或(001)-取向BiFeO3-基薄膜為研究對象，通過離子摻雜、改變LaNiO3電極和BiFeO3薄膜厚度和化學計量比、退火溫度和氣氛等方法揭示接觸電勢、外延應變梯度、氧空位、結構相變等因素對薄膜內偏場的影響和相互作用機制。確定影響自極化在薄膜增厚過程中得以維持的關鍵因素和工藝條件。努力獲得自極化均勻性和方向均能可控的BiFeO3-基薄膜，並爭取將自極化調控技術移植到矽基襯底上。
結題摘要
壓電微機電系統和紅外成像系統中的鐵電薄膜通常要先極化才能工作，具有自極化的鐵電薄膜往往表現出更優異的壓電和熱釋電性能。作為一種具有廣闊套用前景的無鉛壓電材料，BiFeO3薄膜已被廣泛研究了近十年。然而，非常高的矯頑電場使BiFeO3薄膜與傳統的含鉛PZT薄膜相比更難產生自極化。針對這一難題，本課題以沉積在LaNiO3（100）/Si 、Pt(111)/TiO2/SiO2/Si等襯底上的(100)-取向BiFeO3-基薄膜為研究對象，通過離子摻雜、改變LaNiO3氧化電極和BiFeO3薄膜厚度和化學計量比、採用三明治結構、退火溫度和氣氛等方法揭示接觸電勢、外延應變梯度、氧空位、結構相變等因素對BiFeO3-基薄膜內偏場的影響以及這些因素的相互作用機制。我們的研究發現，在晶格匹配度較高的(100)-取向LaNiO3電極上容易實現BFO基薄膜(100)取向生長。在LaAlO3單晶襯底的成功獲得了(100),(110)和(111)三種單一取向的Sm摻雜BFO薄膜。在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si襯底上製備出具有自極化性能且壓電性能非常優異的薄膜。上述這些發現為實現鐵電薄膜的自極化和保持自極化的穩定性提供了新的途徑。實現了在自極化均勻性和方向均能可控的BiFeO3-基薄膜，並成功在矽片上實現自極化薄膜的製備。
