《BiFeO3多層複合薄膜的製備與性能調控研究》是依託四川大學，由吳家剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：BiFeO3多層複合薄膜的製備與性能調控研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳家剛
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
BiFeO3是迄今為止唯一在室溫下同時具有鐵磁和鐵電性的單相多鐵材料, 在信息存儲、感測、高溫壓電和自旋電子等器件上都具重要潛在套用。雖然BiFeO3材料具有優異鐵電性能，但其室溫高漏電流極大地惡化了BiFeO3的電學性能，很大程度上限制其廣泛套用。本項目擬通過離子取代、製備多層複合結構等方法降低BiFeO3薄膜漏電流；通過設計和最佳化多層複合結構、晶體取向等來調控BiFeO3薄膜多鐵性能。重點研究如下四個關鍵科學問題：多層複合結構BiFeO3薄膜的製備技術；離子取代、多層複合結構與BiFeO3薄膜多鐵性能的關聯；晶體結構、晶體取向與BiFeO3薄膜多鐵性能的關聯；BiFeO3薄膜的漏電流和疲勞機制及其調控方法。本項目綜合研究多鐵BiFeO3多層複合薄膜的製備與性能調控，可望發展具有高性能且適合高密度隨機存儲器的BiFeO3多層複合薄膜，在發展相關基礎理論和實際套用上均具重要意義。
結題摘要
多鐵材料是當前國際材料研究的前沿和熱點之一。本項目選擇鐵酸鉍薄膜材料為研究對象，利用組分調控和多層結構設計來增強其電學性能，並探討其相關物理機理。在本項目的執行過程中，重點研究了四個關鍵科學問題並取得具有顯示度的研究成果：摻雜機理及其與材料多鐵性能的關聯；多層複合結構的設計與電學性能的關聯；從組成－結構－工藝－性能關係探索提高該薄膜體系多鐵性能的有效途徑；提出氧空位導致鐵酸鉍單層或雙層薄膜介電弛豫、電導機制以及疲勞特性的物理起源。同時，利用鐵酸鉍材料的相界構建思想，在鈮酸鉀鈉無鉛壓電陶瓷中成功地實現了壓電性能的增強，其壓電常數高達490 pC/N，該值是當前國際上該類陶瓷報導的最高值。本項目是重要、緊迫、符合國家目標的前沿熱點研究。本項目研究期間，獲得了Pr≥110 μC/cm2的材料組分；作為第一作者或者通訊作者發表SCI收錄論文20篇，包括J. Am. Chem. Soc., ACS Appl. Mater. Interfaces （6篇）, Appl. Phys. Lett.（2篇）, J. Mater. Chem. A，J. Appl. Phys（3篇）等；申請國家發明專利1份；培養博士1人；培養碩士5人。超計畫完成了本項目任務。
