收稿日期:2005-03-191

基金项目:湖北省创新团队基金项目;湖北师范学院青年基金资助项目.

作者简介:刘红日(1973-),男,博士研究生,讲师,主要从事铁磁-铁电薄膜材料方面的研究.

B i Cr O 3薄膜的溶胶-凝胶制备方法

刘红日1,3,李兴鳌2,3

(1.湖北师范学院物理系,湖北黄石435002;

2.湖北民族学院物理系,湖北恩施445000;

3.华中科技大学物理系,湖北武汉430074)

摘要:用溶胶-凝胶方法在La N i O 3/Si 衬底上在450℃退火条件下制备了B i Cr O 3.薄膜XRD 研究发现B i Cr O 3

仅有少量结晶,呈(101)择优取向.铁电性测试表明,室温下薄膜具有铁电性,剩余极化强度为016

μc /c m 2,漏电流研究表明薄膜的导电机构分为三种.

关键词:B i Cr O 3薄膜;溶胶-凝胶;铁电性;介电性;漏电流

中图分类号:T M22;T B383文献标识码:A 文章编号:1008-8423(2005)03-0249-03

铁电磁材料是一种因为结构参数的有序而导致铁电性和磁性同时存在和具有磁电耦合性质的材料[1]

.

该材料互补了纯的(反-)铁电或(反-)铁磁材料的不足而同时呈现电和磁的有序性[2],而铁电性和磁性的

共存使得这种材料中的电场可以诱导产生磁场,同时磁场也可以诱发电极化,此性质被称为磁电效应[3].这

种磁和电的相互控制在磁存储介质方面有着极其重要的应用前景.比如有可能通过此性质设计出用快速电

极化诱导快速的磁化反转的磁-光盘以取代现有的慢速磁读写记忆材料[4].该材料既具有传统的铁电材料

快速读写的优点,又能克服铁电材料在极化反转中因为电畴钉扎而产生的疲劳现象,可能成为一种集铁电材料和磁性材料的优点于一身的性能优良的新型记忆材料.

由于对称性限制,同时具有磁性和铁电性的单化学组分的单相材料并不多,主要有锰酸盐系列和铁酸盐系列材料,而在这些材料中在室温下同时具有铁电性和磁性的材料更少.因此,对铁磁电材料从理论上预言,然后进行试验验证再进行改性显得尤为重要,H ill 用从头计算的方法从理论上预言了B i Cr O 3是一种铁磁电材料[3].本文用溶胶-凝胶方法在较低的450℃退火条件下制备了B i Cr O 3薄膜,并测试到了薄膜在室温下存在的铁电性,同时对薄膜的漏电流进行了研究.1　实验程序

B i Cr O 3薄膜用溶胶-凝胶方法制备.采用Cr (CH 2OO )3 9H 2O 和B i (NO 3)3 5H 2O 为原料,以乙二醇甲醚为溶剂配置B i Cr O 3前驱体溶液,按1∶1比例称取适量的Cr (CH 2OO )3 9H 2O 和B i (NO 3)3 5H 2O ,分别溶解在乙二醇甲醚中,再将两溶液混合搅拌,加入适量的乙酸酐脱水,最后加乙二醇甲醚将溶液浓度调至013mol/L.获得的稳定前驱体溶液能在空气中露置一周无沉淀出现.La N i O 3/Si O 2/Si 作为衬底,La N i O 3亦采用溶胶-凝胶方法制备,具体工艺见文献[5],旋涂前在丙酮中用超声震荡反复清洗.每层薄膜以6000r/m in 匀胶20s,然后在350℃预退火3m in,接着在450℃退火3m in,共涂4层.为进行电测量,薄膜上表面涂上直径1mm 的低温银浆,再在60℃烘烤30m in 以获得良好的导电性能和充分接触.薄膜的铁电性质由RT66A 铁电测试仪测量.薄膜的漏电流由自制的漏电流测试仪测试.

2　结果与讨论

硝酸铬和硝酸铋的分解温度分别为125.5℃和80℃,在此温度下,开始失去结晶水,温度继续升高时会第23卷第3期　　　　　　　　　　　　　湖北民族学院学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　Vol .23　No .32005年9月　　　　　　　　　Journal of Hubei I nstitute f or Nati onalities (Natural Science Editi on )　　　　　　　　　Sep.2005