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《BiFeO3基薄膜的制備及光電性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號(hào)TN253學(xué)號(hào)2015X08030004學(xué)校代碼10513密級(jí)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)BiFeO3基薄膜的制備及光電性能研究作者姓名：劉銳一級(jí)學(xué)科：光學(xué)工程二級(jí)學(xué)科：光電子材料指導(dǎo)老師：王秀章教授答辯日期：2018年5月19日AThesisSubmittedinFulfillmentofRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinOpticalEngineeringPreparationandphotoelectricpropertiesofBiFeO3-basethinfilmsCandidate:RuiLi
2、uMajor:OpticalEngineeringSupervisor:Prof.XiuzhangWangHubeiNormalUniversityHuangshi435002,P.R.ChinaMay,2018摘要BiFeO3是少有的在室溫下同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性的多鐵性材料。但BiFeO3薄膜存在著漏電流較大的問題，原因主要是以下兩點(diǎn)：一是Bi元素非常不穩(wěn)定，通常會(huì)在薄膜沉積和退火的階段中與膜內(nèi)的氧元素結(jié)合而揮發(fā)，導(dǎo)致鉍、氧空位的出現(xiàn)，在外加電場(chǎng)的作用下它們作為空間電荷會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)而導(dǎo)致薄3+2+膜的漏電流增大；二是Fe化合價(jià)比較容易產(chǎn)生波動(dòng)轉(zhuǎn)變成Fe
3、，它們之間會(huì)有3+電子轉(zhuǎn)移發(fā)生從而形成電流，除此之外，F(xiàn)e化合價(jià)的變化也會(huì)誘發(fā)氧空位產(chǎn)生而使薄膜漏電流增大；本論文研究了稀土摻雜替代BiFeO3中的Bi原子和用半導(dǎo)體氧化物ZnO復(fù)合BiFeO3薄膜對(duì)其漏導(dǎo)的影響，同時(shí)研究它們的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)。采用溶膠-凝膠方法分別在Pt/Ti/SiO2/Si襯底和FTO/glass襯底上制備了Bi1-xGdxFeO3(x＝0.00、0.05、0.10、0.15)薄膜。研究了室溫下薄膜的介電、鐵電性質(zhì)、漏電流性質(zhì)及光學(xué)性質(zhì)。漏電流特性測(cè)試表明，Gd替代有效的限制了BiFeO3薄膜的漏電流。鐵電性研究表明，通過適量(x=0
4、.05)Gd替代，Pt/Ti/SiO2/Si襯底和FTO/glass襯底上所制備的Bi1-xGdxFeO3薄膜的鐵電性均得到增強(qiáng)，其剩-2-2余極化強(qiáng)度2Pr分別為115μC·cm和170μC·cm。采用溶膠-凝膠法在FTO/glass基底上制備ZnO/BiFeO3復(fù)合薄膜。研究了復(fù)合薄膜的漏電流、I-V特性和光學(xué)性質(zhì)。與純BiFeO3薄膜相比，ZnO/BiFeO3薄膜的漏電流得到了明顯的改善。I-V測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合薄膜顯示出了明顯的二極管效應(yīng)。光電測(cè)試表明，復(fù)合ZnO/BiFeO3薄膜具有明顯的光伏效應(yīng)。關(guān)鍵詞:鐵酸鉍；氧化鋅；溶膠-凝膠法；鐵電性；光電
5、性能IAbstractBiFeO3isakindofmultiferroicmaterialthathasbothferroelectricandferromagneticpropertiesatroomtemperature,butthehigherleakagecurrentisstilltheprimaryproblemfacedbyBiFeO3.Severalreasonsresultinthischallenge:(1)Bismuthisveryunstable.Duringtheprocessoffilmdepositionandannealin
6、g,bismuthoftencombineswithoxygeninthefilmandthenvolatilizes,leavingvacanciesofbismuthandoxygenservedasspacescharges.Asthesespacechargescouldmoveinthedirectionoftheappliedelectricfield,theleakagecurrentoffilm3+2+increases;(2)Feisunstable,whichtendstochangeintoFe.Theelectrontransferd
7、uringthisprocessgeneratescurrent.Moreover,oxygenvacanciesinducedbyvalencechangeofironionscouldalsoincreaseleakagecurrents.Inthispaper,dopingofbismuthbyrareearthelementsinBiFeO3isexplored.TheeffectofZnObyformingZnO/BiFeO3thinfilmsonleakageisinvestigated.Besides,theelectricalandoptic
8、alpropertiesofthesefilmsar
