一种Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3-Zn1-xNixFe2O4多铁性复合膜及其制备方法，该复合膜包括复合在一起的Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3晶态膜和Zn1-xNixFe2O4晶态膜；制备时先分别配制Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3前驱体溶液和Zn1-xNixFe2O4前驱液；然后在基片上旋涂制备多层Zn1-xNixFe2O4膜，再在Zn1-xNixFe2O4膜上旋涂制备多层Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3膜，即得目标产物。本发明专利技术设备要求简单，制备的薄膜均匀性好，掺杂量易控，提高了薄膜的铁电性能和铁磁性能，同时有效的降低了薄膜的漏电流密度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3-Zn1-xNixFe2O4，该复合膜包括复合在一起的Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3晶态膜和Zn1-xNixFe2O4晶态膜；制备时先分别配制Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3前驱体溶液和Zn1-xNixFe2O4前驱液；然后在基片上旋涂制备多层Zn1-xNixFe2O4膜，再在Zn1-xNixFe2O4膜上旋涂制备多层Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3膜，即得目标产物。本专利技术设备要求简单，制备的薄膜均匀性好，掺杂量易控，提高了薄膜的铁电性能和铁磁性能，同时有效的降低了薄膜的漏电流密度。【专利说明】_种 B i 0 Q2Ho0 08Fe0 97Mn 0.03〇3_^nl- ΧΝ i xFe204多铁性复合膜及 其制备方法
本专利技术属于功能材料领域，涉及一种Bia92Hoaci8Fe a97Mnatl3O3-ZrvxNixFe 2O4多铁性 复合膜及其制备方法。
技术介绍
多铁材料BiFeO3 (BFO)，在室温下同时存在铁电有序（T。= 810°C )、反铁磁有序（Tn =370 °C )和磁电耦合效应，在铁电和铁磁存储介质方面有着极其重要的应用前景，可能成 为一种集铁电材料和铁磁材料优点于一身的新型记忆材料，因而备受关注。BiFeO 3是一种 菱形扭曲的钙钛矿结构，空间群为R3c。BiFeO3为信息存储、自旋电子、多功能电子设备以 及磁电探测器的应用提供了巨大的可能性。然而，在BFO的制备过程中，由于Bi的挥发性 和Fe价态的波动，很容易产生空位和缺陷，使漏电流增大，易被击穿，很难获得矩形度很好 的电滞回线，从而极大地限制了 BFO的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Bia Joaci8Fea97MnaQ3O3-Zrv xNixFe2O4多铁性复合膜及 其制备方法，能够有效降低BiFeOj^漏电流，同时改善其铁电和铁磁性能。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 一种 BiaS32Hocici8FeaS37Mn aci3O3-ZrvxNixFe2O 4多铁性复合膜，包括复合在一起的下层 膜和上层膜，其中上层膜为Bitl 92Hoa^8Feci.97Mna晶态膜，下层膜为Zn ^ixFe2O4晶态膜，X =0 ?0· 5〇 所述的Bitl. 92H〇(i. Jea 97Mna 晶态膜为扭曲的钙钛矿结构，菱形晶系，空间点群为 R3m (160) JrvxNixFe2O4晶态膜为立方相，尖晶石结构，空间点群为Fd-3m (227)。 所述的 X = 0· 01 ?0· 5。 一种Bitl.92H〇Q.Q 8Fetl.97MnQ.Q3O 3-ZrvxNixFe2O4多铁性复合膜的制备方法，包括以下步 骤： 步骤1，将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为l-x:X:2溶于乙二醇甲醚中，搅拌 均匀后再加入乙酸酐，得到Zrv xNixFe2O4前驱液，X = 0?0. 5，Zn ^NixFe2O4前驱液中Fe离 子的浓度为〇· 1?〇· 2mol/L ; 步骤2,将硝酸铋、硝酸钬、硝酸铁和硝酸锰按摩尔比为0. 92:0. 08:0. 97:0. 03溶 于溶剂中，得到Bia92HoaCl8Fea97Mn atl3O3前驱体溶液，Bi (^92Hoaci8Fea97Mnaci3O 3前驱体溶液中金 属离子的总浓度为〇. 003?0. 3mol/L，溶剂为乙二醇甲醚和醋酸酐的混合液； 步骤3,采用旋涂法在FTO/glass基片上旋涂ZrvxNixFe 2O4前驱液，得Zn ^NixFe2O4 薄膜，ZrvxNixFe2O4薄膜经匀胶后在180?220°C下烘烤得干膜，再于580?600°C下在空气 中退火，得到晶态Zrv xNixFe2O4薄膜； 步骤4,待晶态ZrvxNixFe2O 4薄膜冷却后，在晶态Zn ^NixFe2O4薄膜上重复步骤3， 直至达到所需厚度，得到ZrvxNixFe2O4晶态膜； 步骤 5,在 ZrvxNixFe2O4晶态膜上旋涂 Bi Cl92Hoatl8Fea97Mntl. Q303前驱体溶液，得 Bi0. Joaci8Fea97MnaQ303薄膜，Bi Q.92H〇Q.Q8Fea97Mn atl3O3薄膜经匀胶后在 200 ?220°C下烘烤得 干膜，再于520?550°C下在空气中退火，得到晶态Bia92HoaC l8Fea97MnaΜ(ν薄膜； 步骤 6,待晶态 Bia92Hotl.Q8Fea97Mn atl3O3薄膜冷却后，在晶态 Bi I92Hoatl8Fea97Mna03O 3 薄膜上重复步骤5,直至达到所需厚度，得到Bia92Hoaci8Fea S37Mnatl3O3-ZrvxNixFe 2O4多铁性复 合膜。 所述ZrvxNixFe2O 4前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为（2. 5?3. 5) : 1 ; 所述溶剂中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为（2. 5?3. 5) : 1。 所述步骤3在进行前先对FTO/glass基片进行清洗，然后在紫外光下照射处理，使 FTO/glass基片表面达到原子清洁度，再旋涂ZrvxNixFe2O 4前驱液； 所述步骤5在进行前先对ZrvxNixFe2O 4晶态膜进行紫外光照射处理，使 ZrvxNixFe2O4晶态膜表面达到原子清洁度，再旋涂Bi I92Hocici8Fea97Mncici3CVtir驱体溶液。 所述步骤3和步骤5中的匀胶转速为3500?4200r/min，匀胶时间为10?20s。 所述步骤3和步骤5中匀胶后的烘烤时间为8?IOmin。 所述步骤3中退火时间为15?20min ;步骤5中退火时间为8?12min。 晶态ZrvxNixFe2O 4薄膜的层数为2?6层，晶态Bi Cl92Hoatl8Fea97MnaQ30 3薄膜的层数 为12?16层。 相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果： 1.本专利技术提供的Bi^Hoc^Fe^MnQ.QA-ZiVxNixFeA多铁性复合膜的制备方法， 选择镧系元素 Ho进行BiFeOj^ A位掺杂，选择Mn进行BiFeO 3的B位掺杂，由于稀土元 素 H(,M 0.901 A )的离子半径相近于Bi3+ ( l.〇3A ),过渡金属Mn2+ ( 0.46A )的半径小于 Fe3+( 0.645 A )，掺杂后稀土元素 Ho和过渡金属Mn都可以固熔进入晶格，可以使原本近似 呈钙钛矿结构的铁酸铋晶格扭曲，结构畸变加剧，同时可以有效的拟制Bi的挥发，减少薄 膜中Fe 2+和氧空位的含量，从而增强薄膜在外加电场下的极化强度。此外，这种结构的畸变 会抑制BFO特殊的空间调制的螺旋磁结构，释放出部分潜在的宏观磁性，提高薄膜的铁磁 性。但由于BiFeCV^身具有弱磁性的本质，所以本专利技术结合具有Fd-3m(227)空间群尖晶 石结构的Zrv xNixFe2O4薄膜与其符合。ZnFe 204具有很强的磁性，同时磁矫顽场又很小，是理 想的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3‑Zn1‑xNixFe2O4多铁性复合膜，其特征在于：包括复合在一起的下层膜和上层膜，其中上层膜为Bi0.92Ho0.08Fe0.97Mn0.03O3晶态膜，下层膜为Zn1‑xNixFe2O4晶态膜，x＝0～0.5。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谈国强，耶维，任慧君，夏傲，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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