BiFeO3薄膜的溶胶凝胶方法的博士论文答辩.pptx

博士论文答辩11多铁材料简介多铁材料简介BiFeOBiFeO3 3及其溶胶凝胶制备方法及其溶胶凝胶制备方法本论文的主要工作本论文的主要工作攻读博士期间发表和完成的论文攻读博士期间发表和完成的论文致谢致谢 主要内容简介主要内容简介 博士论文答辩11多铁材料简介多铁材料简介多铁材料又被称为磁电材料，是指在一定的温度范多铁材料又被称为磁电材料，是指在一定的温度范围内表现出共存的铁电有序和磁性有序的材料。围内表现出共存的铁电有序和磁性有序的材料。PZT的电滞回线Bi0.85Ba0.15FeO3的磁滞回线博士论文答辩11多铁材料简介多铁材料简介*钙钛矿结构*钨青铜结构*层状氧化物构成的类钙钛矿结构 钙钛矿结构铁电材料BaTiO3的结构基元博士论文答辩11多铁材料简介多铁材料简介主要的单相多铁材料RMnO3系列 RSc,Y,In,HoLu BiRO3 系列 RFe，Cr,Mn还有BaFeO3 PbTi1-xFexO3等博士论文答辩11BiFeO3及其溶胶凝胶制及其溶胶凝胶制备方法备方法BiFeO3 的结构的结构C C轴轴取取向向的的B Bi iF Fe eO O3 3薄薄膜膜的的结结构构和和极极化化方方向向示示意意图图博士论文答辩11BiFeO3及其溶胶凝胶制及其溶胶凝胶制备方法备方法BiFeO3 的铁电性的铁电性Tc1103 K SCIENCE 299 14 2003博士论文答辩11BiFeO3及其溶胶凝胶制及其溶胶凝胶制备方法备方法BiFeO3 的的磁磁性性TN643 K 博士论文答辩11BiFeO3及其溶胶凝胶制及其溶胶凝胶制备方法备方法BiFeO3 的的磁磁性性博士论文答辩11BiFeO3及其溶胶凝胶制及其溶胶凝胶制备方法备方法BiFeO3薄膜的制备方法薄膜的制备方法*脉冲激光沉积方法脉冲激光沉积方法*磁控溅射方法磁控溅射方法*化学气象沉积方法化学气象沉积方法*溶胶溶胶-凝胶方法凝胶方法博士论文答辩11BiFeO3的溶胶凝胶制备的溶胶凝胶制备方法方法Bi(NO3)3.9H2OFe(NO3)3.5H2O乙二醇甲醚乙二醇甲醚搅搅拌拌乙乙酸酸酐酐溶液溶液乙乙醇醇胺胺稳定溶液稳定溶液博士论文答辩11BiFeO3的溶胶凝胶制备的溶胶凝胶制备方法方法溶溶液液旋旋涂涂350预预退退火火450600 退火退火博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.在在ITO/glass、LaNiO3/Si(111)、LaNiO3/SiO2/Si(111)、和、和Pt/Ti/SiO2/Si 等衬底上制备等衬底上制备了了BiFeO3薄膜并对其电性质和磁性进行了研究。薄膜并对其电性质和磁性进行了研究。2.对对BiFeO3薄膜进行了薄膜进行了A位和位和B位的替代改性，获得了位的替代改性，获得了增强的磁性和铁电性。增强的磁性和铁电性。3.对对BiFeO3进行了进行了A位和位和B位的共替代，制备了位的共替代，制备了 BiFeO3-PbTiO3和和PZT-BiFeO3固熔薄膜并对其替代机固熔薄膜并对其替代机理以及共替代导致的磁性和铁电性的改进进行了研理以及共替代导致的磁性和铁电性的改进进行了研究。究。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。（1）在在ITO/glass 衬底上的衬底上的BiFeO3薄膜薄膜博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。（1）在在ITO/glass 衬底上的衬底上的BiFeO3薄膜薄膜博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。（1）在在ITO/glass 衬底上的衬底上的BiFeO3薄膜薄膜博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。250 nm博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。450 3.2C/cm2 500 4.1 C/cm2 550 6.4C/cm2600 2.1C/cm2 博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。LNO 3.81 BFO 3.96 博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩111.151.15和和和和1.251.25 本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。Slope 1.15 and 1.25;2.64 和4.78 translation voltage:1 kV/cm 博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。0.255C/cm2;0.36C/cm2;2.27C/cm2;2.97C/cm2 博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作1.BiFeO3的制备及电性质与磁性。的制备及电性质与磁性。主要结论1.在不同的衬底上用溶胶凝胶方法制备了BiFeO3薄膜，采用乙酸酐作为脱水剂，解决了溶液中由结晶水导致的匀胶后厚度不均匀的问题以及退火后有杂相的问题。采用乙醇胺调节粘度和酸碱度的方法使制备得到的前驱体溶液的稳定度得到提高。2.初步确定了BiFeO3薄膜与LaNiO3底电极反应发生界面反应的温度以及界面层对介电性质和铁电性质的影响。3.确定了决定BiFeO3薄膜中铁电性的主要因素即薄膜的取向和结晶程度。研究了BiFeO3厚膜的导电机构，确定了欧姆电导向空间电荷限制电导转变的转换电压。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（A位位La替代）替代）LaxBi1-xFeO3替代的百分比为替代的百分比为 X0，5，10，201t0.77 X0.8479和0.8486博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（A位位La替代）替代）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（A位位La替代）替代）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（A位位La替代）替代）2Pr值值x0 3.35C/cm2 x=5%3.20C/cm2 x=10%4.40C/cm2 x=20%3.49C/cm2 博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（A位位La替代）替代）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Ti替代替代 ITO/glass衬底衬底 600 退火）退火）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Ti替代替代 ITO/glass衬底衬底 600 退火）退火）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Ti替代替代 LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 600 退火）退火）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Ti替代替代 LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 600 退火）退火）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Ti替代替代 LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 600 退火）退火）2Pr0%82 kV/cm 1.2C/cm2 5%82 kV/cm 0.58C/cm210%135 kV/cm 3.8C/cm2 博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Ti替代替代 LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 600 退火）退火）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Ti替代替代 LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 600 退火）退火）Ms0%22.78 emu/cm3 5%22.86 emu/cm3 10%22.65 emu/cm3 博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Zr替代替代 ITO/glass衬底衬底 600 退火）退火）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Zr替代替代ITO/glass衬底衬底 600 退火）退火）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Zr替代替代ITO/glass衬底衬底 600 退火）退火）2Pr0%200 kV/cm 2.26C/cm2 5%200 kV/cm 3.9C/cm210%200 kV/cm 3.8C/cm2 20%200 kV/cm 5.8C/cm230%400 kV/cm 2.2C/cm240%400 kV/cm 1.3C/cm2博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Zr替代替代ITO/glass衬底衬底 600 退火）退火）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作2.BiFeO3的掺杂及电性质与磁性。的掺杂及电性质与磁性。（B位位Zr替代替代ITO/glass衬底衬底 600 退火）退火）博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作3.BiFeO3的固熔薄膜及电性质与磁性。的固熔薄膜及电性质与磁性。（BiFeO3)1-x-(PbTiO3)x LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 500 退火退火博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作3.BiFeO3的固熔薄膜及电性质与磁性。的固熔薄膜及电性质与磁性。（BiFeO3)1-x-(PbTiO3)x LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 500 退火退火 厚度厚度 400 nm 博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作3.BiFeO3的固熔薄膜及电性质与磁性。的固熔薄膜及电性质与磁性。（BiFeO3)1-x-(PbTiO3)x LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 500 退火退火 Pr0%32 kV/cm 0.2C/cm2 5%32 kV/cm 0.34C/cm210%32 kV/cm 1.0C/cm2 20%55 kV/cm 1.7C/cm230%55 kV/cm 2.05C/cm2博士论文答辩11博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作3.BiFeO3的固熔薄膜及电性质与磁性。的固熔薄膜及电性质与磁性。（BiFeO3)1-x-(PbTiO3)x LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 500 退火退火 Ms 5000 Oe 0%21.65 emu/cm3 5%29.44 emu/cm3 10%25.79 emu/cm3 20%26.4 emu/cm3 30%21.98 emu/cm3 博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作3.BiFeO3的固熔薄膜及电性质与磁性。的固熔薄膜及电性质与磁性。（BiFeO3)1-x-(PbTiO3)x LaNiO3/SiO2/Si衬底衬底 500 退火退火博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作3.BiFeO3的固熔薄膜及电性质与磁性。的固熔薄膜及电性质与磁性。主要结论1)对BiFeO3薄膜进行了B位的Zr替代改性。发现通过5 的Zr替代使薄膜从三方结构转变为单斜结构同时获得了增强的铁电性和介电性。替代导致的氧八面体形变是铁电性和介电性增强的主要原因；而过量替代产生的丰富的阳离子空位以及结构失调导致的烧绿石相共同决定了薄膜的漏电导特性。关于B位Zr替代的工作据我所知尚未见报道。2)对BiFeO3薄膜进行了B位的Ti替代改性。通过对沉积在ITO衬底上的薄膜的剖面扫描电镜分析观察到了薄膜与底电极之间存在的致密的中间层。中间层的存在极大的限制了薄膜的漏电流。博士论文答辩11本论文的主要工作本论文的主要工作3.BiFeO3的固熔薄膜及电性质与磁性。的固熔薄膜及电性质与磁性。主要结论3)制备了BiFeO3PbTiO3和PZTBiFeO3的固熔薄膜。根据替代的占位机理确定了PbTiO3对BiFeO3的A位与B位的共替代。发现当PbTiO3的比例达到10固熔体系发生结构相变而由三方结构转变为立方结构。固熔导致的磁性增强主要是B位替代导致的反铁磁结构的破坏和晶格常数的变化导致的自旋倾斜程度的变化所致。而BiFeO3对PZT的改性则主要是通过异价替代产生的空间电荷来实现的，丰富的空间电荷使薄膜的饱和极化强度得到增强，同时对畴壁的钉扎使薄膜的矫顽力增加。博士论文答辩111Zuli Liu,Hongri Liu,Guihuan Du,Jian Zhang and Kailun YaoElectric properties of BiFeO3 films deposited on LaNiO3 by sol-gel process,Journal of Applied Physics 2006,100(4):004110 1-5.(SCI)2Liu Hongri,Liu Zuli,Liu Qing and Yao Kailun,Electric and magnetic properties of multiferroic (BiFeO3)1-x-(PbTiO3)x films prepared by sol-gel process,Journal of Physics D:Appled Physics 2006,39:10221027.(SCI)3Hongri Liu,Zuli Liu,Qing Liu and Kailun Yao,Ferroelectric properties of BiFeO3 films grown by solgel process,Thin Solid Films,2006,500:105109.(SCI)4Hongri Liu,Zuli Liu and Kailun Yao,Improved electric properties in BiFeO3 films by the doping of Ti,Journal of sol and gel science and technology,2006(in press).5Hongri Liu,Zuli Liu and Kailun Yao,Study of the electric properties of BiFe1-xZrxO3+films prepared by the sol-gel process,Physica B 2006(in press).6Liu Hongri,Liu Zuli,and Yao Kailun,Bi1-xLaxFeO3 films on LaNiO3 bottom electrode by sol-gel process,Journal of Physics D:Appled Physics.(in press).攻读博士期间发表和完成的论文攻读博士期间发表和完成的论文博士论文答辩11攻读博士期间发表和完成的论文攻读博士期间发表和完成的论文7Liu Hongri,Liu Zuli,Li Xiaolu and Yao Kailun,Ferroelectricity and dielectric properties at room Temperature on different oriented BiFeO3 thick films prepared by sol-gel process,Chinese Physics (submitted).8Liu Hongri,Liu Zuli,Li Xiaolu and Yao Kailun,Study on the Ti substitution effects in BiFeO3 films prepared by sol-gel process,Physica B(submitted).9Liu Hongri,Liu Zuli,and Yao Kailun,Ferroelectric and dielectric property of BiFeO3 films deposited on Pt bottom electrode by sol gel process,(to be submitted).10Hongri Liu,Zuli Liu,and Kailun Yao,Study on the solid solution effects of BiFeO3 on PZT films,(to be submitted).11刘红日刘红日，刘祖黎，姚凯伦，刘祖黎，姚凯伦，La对对BiFeO3薄膜的替代效应，功能材料与器件学报（审稿中薄膜的替代效应，功能材料与器件学报（审稿中)博士论文答辩11 Thank you for your attention!