【摘 要】
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BiFeO3是少有的在室温下同时具有铁电性和铁磁性的多铁性材料。但BiFeO3薄膜存在着漏电流较大的问题,原因主要是以下两点:一是Bi元素非常不稳定,通常会在薄膜沉积和退火的阶
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BiFeO3是少有的在室温下同时具有铁电性和铁磁性的多铁性材料。但BiFeO3薄膜存在着漏电流较大的问题,原因主要是以下两点:一是Bi元素非常不稳定,通常会在薄膜沉积和退火的阶段中与膜内的氧元素结合而挥发,导致铋、氧空位的出现,在外加电场的作用下它们作为空间电荷会发生定向移动而导致薄膜的漏电流增大;二是Fe3+化合价比较容易产生波动转变成Fe2+,它们之间会有电子转移发生从而形成电流,除此之外,Fe3+化合价的变化也会诱发氧空位产生而使薄膜漏电流增大;本论文研究了稀土掺杂替代BiFeO3中的Bi原子和用半导体氧化物ZnO复合BiFeO3薄膜对其漏导的影响,同时研究它们的电学性质和光学性质。采用溶胶-凝胶方法分别在Pt/Ti/SiO2/Si衬底和FTO/glass衬底上制备了Bi1-xGdxFeO3（x=0.00、0.05、0.10、0.15）薄膜。研究了室温下薄膜的介电、铁电性质、漏电流性质及光学性质。漏电流特性测试表明,Gd替代有效的限制了BiFeO3薄膜的漏电流。铁电性研究表明,通过适量（x=0.05）Gd替代,Pt/Ti/SiO2/Si衬底和FTO/glass衬底上所制备的Bi1-xGdxFeO3薄膜的铁电性均得到增强,其剩余极化强度2Pr分别为115μC·cm-2和170μC·cm-2。采用溶胶-凝胶法在FTO/glass基底上制备ZnO/BiFeO3复合薄膜。研究了复合薄膜的漏电流、I-V特性和光学性质。与纯BiFeO3薄膜相比,ZnO/BiFeO3薄膜的漏电流得到了明显的改善。I-V测试结果表明,复合薄膜显示出了明显的二极管效应。光电测试表明,复合ZnO/BiFeO3薄膜具有明显的光伏效应。
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