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题名	钙钛矿氧化物铁电、铁电薄膜的磁性、输运及铁电特性研究
作者	王显威
学位类别	博士
答辩日期	2011
授予单位	中国科学院金属研究所
授予地点	北京
导师	张志东
关键词	薄膜 脉冲激光沉积 溶胶-凝胶法 铁电性能 磁性能 films pulsed laser deposition sol-gel method ferroelectric properties magnetic properties
学位专业	材料物理与化学
中文摘要	"本文利用脉冲激光沉积法（PLD）制备了SrRuO3、BaTiO3/SrRuO3、La0.7Sr0.3 MnO3/BaTiO3/SrRuO3薄膜，研究了这些薄膜的外延取向、界面结构和薄膜的磁、输运、铁电和磁电等特性。利用溶胶—凝胶法制备了PbZr0.52Ti0.48O3 (PZT)薄膜并通过微波快速晶化，研究了PZT薄膜的结构变化以及电学性能。最后，研究了退火温度对溶胶—凝胶法制备的CoFe2O4薄膜的结构和磁性的影响。 研究了沉积温度对沉积在(001) SrTiO3上的SrRuO3（SRO）薄膜的磁性和输运行为的影响。发现750 °C沉积得到的SRO薄膜在5-310 K测试温度范围内表现为金属导电。随着沉积温度的降低（如700 °C和650 °C），薄膜中发生了金属—绝缘体转变。而600 °C沉积的SRO薄膜则在整个测试温度范围内都表现为绝缘体导电行为。相应地，随着沉积温度的降低，薄膜的垂直磁各向异性也逐渐减弱。随着沉积温度的升高，薄膜垂直膜面的晶格常数逐渐减少，表明薄膜中存在的应力逐渐减少。结合晶格常数的变化，发现应力的变化导致了薄膜上述磁性和输运性能的变化。 采用预先沉积了SRO电极的STO基片在30 Pa较高氧压下制备了c轴取向的BaTiO3(BTO)薄膜，同时避免了漏电。BTO薄膜的电容具有良好的电压调谐率。室温下，BTO薄膜的饱和极化为14.2 μC/cm2，剩余极化为7.3 μC/cm2，矫顽场为29.5 kV/cm。 在La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/SrRuO3复合薄膜中， La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）薄膜是沿着BTO的岛状结构往上生长的，薄膜的均方根粗糙度为4.82 nm。研究发现BTO薄膜具有良好的铁电性，LSMO薄膜表现出典型的铁磁性。施加电压极化BTO，可以使LSMO薄膜的电阻率升高。280 K下，在用4 V电压极化BTO后，LSMO电阻率的变化率为0.17 %左右。 研究对比了普通热退火、快速热退火和微波（2.45 GHz单模式微波的磁场）等三种处理方法对溶胶—凝胶法得到的PZT薄膜的结构和性能的影响。快速微波处理和快速热退火处理得到PZT薄膜的性能远好于普通热退火处理得到的PZT薄膜，剩余极化是普通热退火处理所得薄膜的2倍左右，快速微波处理得到的PZT薄膜的剩余极化为24 μC/cm2，介电常数为590。     研究了微波快速晶化过程中PZT薄膜的结晶过程和结构变化以及所得薄膜的电学性能。550 °C微波处理60 s的PZT薄膜呈单一的烧绿石相，600 °C时薄膜为烧绿石相和钙钛矿相两相共存，650 °C-750 °C微波处理60 s薄膜呈单一的钙钛矿相。在650 °C微波处理的时间少于60 s时，薄膜为烧绿石相和钙钛矿相共存；即使在处理时间短至2 s，薄膜中仍然存在少量的钙钛矿相。钙钛矿圆形晶粒在PZT/Pt界面形核并快速生长至薄膜表面，同时伴随着横向生长，当这些晶粒生长至彼此接触时就形成了最终的棱形柱状晶结构。微波处理所得薄膜的电学性能和其组织结构相对应。         研究了退火温度对CoFe2O4（CFO）薄膜的结构和磁性的影响，发现CFO薄膜在600 °C及以上温度退火后出现了化学计量比的尖晶石相。随着退火温度的升高，CFO柱状晶的晶粒大小从13 nm增大到50 nm。饱和磁化强度随着退火温度的升高而从200 emu/cm3逐渐增加到283 emu/cm3。750 °C退火得到的CFO薄膜呈现垂直磁各向异性，在CFO薄膜中也观察到团簇状结构的磁畴，磁畴尺寸约为150 nm。"
公开日期	2013-04-12
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.72.142.130/handle/321006/64302]
专题	金属研究所_中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	王显威. 钙钛矿氧化物铁电、铁电薄膜的磁性、输运及铁电特性研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2011.

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