《強磁場下室溫多鐵Bi6Fe2Ti3O18和Bi7Fe3Ti3O21薄膜的製備及性能調控研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由朱雪斌擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：強磁場下室溫多鐵Bi6Fe2Ti3O18和Bi7Fe3Ti3O21薄膜的製備及性能調控研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：朱雪斌
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Bi基Aurivillius相Bin+1BnO3n+3 (B為Fe和Ti, n為整數)體系由於室溫鐵電和鐵磁共存特性，被認為是室溫單相多鐵材料，從而引發了人們對該體系的研究。如何改善該類材料體系的多鐵性能是目前研究的熱點。考慮到強磁場下製備材料的獨特作用，本申請針對穩態強磁場功能材料製備新方法培育項目，選取兩種典型的Bi基Aurivillius相室溫多鐵Bi6Fe2Ti3O18和Bi7Fe3Ti3O21薄膜作為研究對象；在薄膜樣品化學溶液法製備過程中引入強磁場從而有效調控薄膜的微結構和多鐵性能；研究強磁場燒結對薄膜生長熱力學及動力學、薄膜取向、漏電流及薄膜鐵電臨界厚度、磁性及磁電耦合的影響規律；闡明強磁場的引入對Bi6Fe2Ti3O18和Bi7Fe3Ti3O21薄膜微結構和性能的調控機制。為Bi基Aurivillius相Bin+1BnO3n+3薄膜材料的微結構和性能最佳化提供實驗和理論依據。
結題摘要
Aurivillius相Bin+1BnO3n+3 (B為Fe和Ti, n為整數)被認為是潛在的室溫多鐵材料。本項目針對穩態強磁場功能材料製備新方法培育項目，以Bi6Fe2Ti3O18和Bi7Fe3Ti3O21薄膜為研究對象，在薄膜化學溶液法製備中引入強磁場擬有效調控薄膜微結構和多鐵性能。本項目系統開展了Bi6Fe2Ti3O18和Bi7Fe3Ti3O21薄膜化學溶液法製備、生長機理及性能調控方面的研究。通過製備工藝參數最佳化獲得了具有優越鐵電性能的Bi6Fe2Ti3O18薄膜，其室溫鐵電剩餘極化強度達21.5 μC cm-2；通過前驅膠體最佳化，在85nm厚度的Bi6Fe2Ti3O18薄膜中獲得了10 μC cm-2的鐵電剩餘極化強度，該薄膜還具有優越的抗疲勞性能，從而可作為無鉛基鐵電薄膜在鐵電存儲器件中具有潛在套用；採用全化學溶液法製備了Bi6Fe2Ti3O18/LaNiO3/Si薄膜，觀察到該薄膜具有室溫鐵電和鐵磁共存特性，從而提供了一種低成本製備大尺寸多鐵薄膜的新方法；在化學溶液法製備的Bi7Fe3Ti3O21薄膜中通過Ni和Co摻雜顯著提高了薄膜的磁性及鐵電性，這兩類薄膜均具有室溫多鐵性能，從而提供了兩種新型室溫多鐵薄膜材料；在強磁場下合成製備了Bi6Fe2Ti3O18基和Bi7Fe3Ti3O21基薄膜，觀察到強磁場下合成製備有助於ab面晶粒生長，薄膜微結構和室溫磁性及鐵電性能均得到顯著改善，為室溫多鐵薄膜性能最佳化提供了一種新技術。本項目的研究結果為aurivillius相薄膜的微結構和性能最佳化提供了實驗依據，為其它多鐵薄膜體系的性能最佳化提供了重要實驗信息和參考依據。
