一种柔性BiFe制造技术

本发明专利技术提供一种柔性BiFe

【技术实现步骤摘要】
一种柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料领域，具体涉及一种柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着信息技术的快速发展，在人工智能和可穿戴设备的市场需求下，人们在传统的小型化和高度集成化电子元器件的基础上提出了更新的要求，比如轻质、柔性和可穿戴。作为柔性可穿戴电子元器件发展过程中不可或缺的柔性磁性薄膜材料也越来越受到人们的重视。Fe基软磁材料由于拥有低矫顽力、高磁导率以及较低的损耗功率，易于磁化和退磁等性能广泛应用到传感器、转换器、存储器等设备中，磁性薄膜的共振频率由其饱和磁化强度和磁各向异性场决定，可以通过调控磁性薄膜的磁各向异性来调控其共振频率，具有优异各向异性磁化强度现象的柔性薄膜材料具有广阔的应用领域和巨大的潜在应用价值，可应用于柔性可穿戴的储存器和传感器等方向，引起了人们很大的研究兴趣。
[0003]目前，具有各向异性磁化强度现象的薄膜材料大多出现在硬质单晶薄膜材料中，且一般采用物理方法制备。这极大的限制了具有各向异性磁化强度现象的薄膜材料的应用范围，尤其是柔性薄膜材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜及其制备方法，所得薄膜材料具有优异的各向异性磁化强度现象，且表现出优异的柔性。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：将Bi(NO3)3·
5H2O、Fe(NO3)3·
9H2O、C4H6MnO4·
4H2O以摩尔比为1.05:0.95:0.05溶于溶剂中，得到前驱液A；
[0008]步骤2：将前驱液A旋涂在单晶氟金云母衬底上，190～220℃温度烘烤8～12min得干膜，再在540～560℃温度下退火8～10min，得晶态的BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜；重复该步骤，直至得到所需厚度的晶态的BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜；
[0009]步骤3：对承载有BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜的F
‑
Mica衬底进行机械剥离获得柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜。
[0010]优选的，步骤1中，溶剂为乙二醇甲醚和醋酸酐，具体步骤为：将Bi(NO3)3·
5H2O，Fe(NO3)3·
9H2O和C4H6MnO4·
4H2O溶于乙二醇甲醚中，搅拌，然后加入醋酸酐继续搅拌，得到前驱液A，将前驱液A静置。
[0011]优选的，乙二醇甲醚与醋酸酐的摩尔比是3：1。
[0012]优选的，步骤1所得前驱液A中，金属离子浓度为0.15
‑
0.25mol/L。
[0013]优选的，步骤2重复进行8
‑
12次。
[0014]优选的，步骤2中，旋涂采用的匀胶转速为3800～4000r/min，匀胶时间为15～17s。
[0015]优选的，单晶氟金云母衬底在使用之前经过乙醇溶液超声清洗和紫外光辐照处
理。
[0016]所述的制备方法制备得到的柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜，BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜层物相为R3c空间群的BiFeO3。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0018]首先，本专利技术选择氟金云母单晶为薄膜生长衬底，衬底经过机械剥离处理后，为柔性铁酸铋薄膜提供纯无机的柔性衬底；其次，本专利技术设计BiFe
0.95
Mn
0.05
O3层状薄膜结构，增加柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜材料的界面层数，使得柔性复合薄膜在外加机械弯曲应力/应变作用下，增强应变工程对复合薄膜材料磁性的影响作用；最后，采用化学溶液沉积法制备，反应容易进行，反应温度较低，易操作，适宜在大的表面和形状不规则的表面上制备薄膜，且易使得铁酸铋薄膜在原子尺度光滑的氟金云母单晶衬底上择优取向生长。铁酸铋薄膜产生的择优取向使得薄膜产生差异明显的各向异性磁化强度现象。所得薄膜材料具有优异的软磁特性及面内和面外方向的饱和磁化强度产生差异明显的各向异性磁化强度现象，且表现出优异的柔性和抗机械疲劳特性。该种方法设备要求简单，实验条件容易达到，制备的薄膜均匀性较好。
[0019]所得薄膜材料具有优异各向异性磁化强度现象，且表现出优异的柔性和抗机械疲劳特性。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1制备的BiFe
0.95
Mn
0.05
O3柔性薄膜的XRD图；
[0021]图2是本专利技术实施例1制备BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜XRD在21
‑
36
°
的线性局部放大图；
[0022]图3本专利技术实施例1制备的12层柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜磁滞回线图；
[0023]图4为本专利技术实施例8制备的4层的柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜磁滞回线图；
[0024]图5为专利技术实施例8制备的4层的柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜弯曲2500次的磁滞回线图；
[0025]图6为专利技术实施例1制备的柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜的弯曲状态图。
具体实施方式
[0026]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0027]一种柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0028]步骤1：将单晶氟金云母(F
‑
Mica)衬底经过超声和紫外清洗，获得柔性无机薄膜材料用柔性衬底。
[0029]步骤2：将Bi(NO3)3·
5H2O、Fe(NO3)3·
9H2O、C4H6MnO4·
4H2O以摩尔比为1.05:0.95:0.05溶于乙二醇甲醚中和醋酸酐溶液中，其中乙二醇甲醚与醋酸酐的配比是3：1。得到金属离子浓度为0.15
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将Bi(NO3)3·
5H2O、Fe(NO3)3·
9H2O、C4H6MnO4·
4H2O以摩尔比为1.05:0.95:0.05溶于溶剂中，得到前驱液A；步骤2：将前驱液A旋涂在单晶氟金云母衬底上，190～220℃温度烘烤8～12min得干膜，再在540～560℃温度下退火8～10min，得晶态的BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜；重复该步骤，直至得到所需厚度的晶态的BiFe
0.95
Mn
0.05
O3薄膜；步骤3：对承载有BiFe
0.95
Mn
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O3薄膜的F
‑
Mica衬底进行机械剥离获得柔性BiFe
0.95
Mn
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O3薄膜。2.根据权利要求1所述的柔性BiFe
0.95
Mn
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O3薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，溶剂为乙二醇甲醚和醋酸酐，具体步骤为：将Bi(NO3)3·
5H2O，Fe(NO3)3·
9H2O和C4H6MnO4·
4H2O溶于乙二醇甲醚中，搅拌，然后加入醋酸酐继续搅拌，得到前驱液A，将前驱液A静置。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：谈国强，奥迪，刘文龙，刘宸君，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：