多鐵性BiFeO3薄膜和Fe3O4-BiFeO3復合薄膜的結構、磁性和鐵電性.pdf

1、磁電材料是一種同時具有鐵磁(反鐵磁)/鐵電性和磁電耦合特性的功能材料，它可以實現電寫磁讀并降低能量損耗，因此多鐵性材料具有重要的應用價值。BiFeO3是目前發(fā)現的唯一具有反鐵磁性和鐵電性的室溫多鐵材料，因磁性較弱難以實現強磁電耦合效應而限制了其在磁電存儲器方面的應用。我們通過制備Fe3O4/BiFeO3鐵磁/鐵電復合薄膜實現了磁性增強，并且發(fā)現了界面強磁電耦合效應。
　　本論文用磁控濺射法制備了多晶和外延BiFeO3薄膜、外延Fe

2、3O4薄膜以及Fe3O4/BiFeO3異質外延結構，并對它們的結構、磁學性質和鐵電特性進行了實驗研究。
　　不同退火條件下制備的多晶和外延BiFeO3薄膜均為純相正分ABO3型鈣鈦礦結構，薄膜的致密性和外延特性隨著氧分壓的增加而提高。由于BiFeO3具有~62nm周期長度的G型螺旋磁結構，外延BiFeO3薄膜的磁化強度隨薄膜厚度的增大而單調減小。不同條件下退火的BiFeO3薄膜的電流-電壓測量曲線表明薄膜的整流效應與氧空位的填充和

3、缺失密切相關，這是由于改變退火條件(如氧分壓)可以調控氧空位的密度，而氧空位是鐵電薄膜中產生漏電流的主要原因。
　　Fe3O4/BiFeO3異質外延結構的飽和磁化強度與BiFeO3薄膜厚度存在反比例變化關系，尤其是在BiFeO3薄膜厚度降低到~22nm時，與單層BiFeO3薄膜和Fe3O4薄膜相比，Fe3O4/BiFeO3異質結的飽和磁化強度值增大了33％，其物理機制是在外加磁場的作用下，Fe2BO4/FeO界面層處的兩相通過軌道