BiFeO薄膜的溶胶—凝胶制备及其光学性质的研究.pdf

摘要论文题目::理论物理学位申请人:张虎导师:石旺舟教授王涛博士磁电材料指的是在一定的温度范围内既表现出磁有序,又表现出铁电有序的材料。在室温下同时表现出铁电性和反铁磁性。常温下为钙钛矿结构,其尼尔温度是永镂露任猅。在集成电路、存储器、自旋电子器件以及磁传感器等研究方面有着非常可观的应用前景。本文采用固相合成法制备了粉体;,并分别研究了其相关性能。主要内容如下:捎霉滔嗪铣煞ㄖ票窧厶澹⒀芯厶宓南嘟峁挂约笆温下的铁磁性能;捎萌芙海悍ㄔ贗/玻璃衬底上制备薄膜,研究了该薄膜光学以及光致发光特性对温度的依赖性,得出以下结论:票傅腂∧の轇仍酉嗖冶∧ぞ哂泄饣⒅旅的表面形貌;。嘶鸬腂∧こ氏裼湃∠颍℃和空气中退火处理的薄膜,其光学禁带宽度分别为.,其禁带宽度的变化源于晶粒尺寸的增大和薄膜中非晶相的存在;∧ぞ哂薪虾玫墓庵路⒐⒐夥迨潜∧さ慕带边发射,和处的发光峰可能是和氧空位引起。关键词:铁电材料;薄膜;;光致发光。论文类型:基础研究
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铁电材料第一章绪。论铁电材料是一类具有自发极化的材料,在外电场的作用下,其极化强度能够发生反转,当外电场撤除后仍存在不为零的剩余极化。材料的极化强度随外电场的非线性关系表现为电滞回线缤.】。铁电材料的自发极化特性可以用极性矢量这个概念来描述。铁电体的自发极化产生机制与铁电体的晶体结构密切相关,其自发极化的出现主要是晶体中原子胱位置变化的结果。其主要机制有:氧八面体中离子偏离中心的运动;氢键中质子运动的有序化;氢氧根集团择优分布;含其他离子集团的极性分布等【俊图铁电体的电滞回线图铁电体的极化强度与外加电场之间的关系曲线可具体理解为:当外加电场非常弱时,极化与电场之间有着线性的关系,且极化随着电场的变化而变化。随着外加电场的逐渐增强,铁电体内新畴慢慢成核,极化随电场的变化急剧地变化。而当电场强度增加到图中愦κ保ɑ咏ズ汀K孀诺绯∏慷鹊慕徊皆强总极化仍会有少量的增加,这源于感应极化。当电场强度达到饱和后再逐渐减上海师范大学硕士学位论文第一章绪论
叫曛状￡㈦钙钛矿型铁电材料然会有残留的极化状态,如图中的荆莆JS嗉ɑ疨,。如电场继续反向,失,这一特定温度称为居里温度。铁电相变指的是这种铁电相与顺电相之间小,极化强度会按照图中曲线方向减小。即使电场强度减悖逯腥那么极化将随着电场的降低而降低,并且降到一定程度后会改变方向。其中使极化为零的电场称为矫顽场。图中表现出极化与电场之间关系的这段曲线称为电滞回线。对于铁电体而言,相变温度是一个很重要的特征参量。一般铁电体的铁电性质只会稳定存在于一定的温度范围内,当温度大于某个温度点簿褪撬滴露瘸过这个临界值氖焙颍缣寰突岱⑸啾涠犹缦嘧1涑伤车缦啵ɑ的相互转变。绝大部分的铁电体在相转变温度之上的介电行为都符合居里、斯定律:上式中的￡,表示光频相对介电常数,￡,傅氖堑推迪喽越榈绯J瓦指居里、斯温度,>永锍A俊6杂级相变的铁电体来说,有瓦撸而对于断啾涞奶缣謇此担蛴衦,那么上式可简化为:晶体是否具有铁电性是由晶体结构对称性这个内在因素所决定的,具有对称中心的晶体是不可能具有铁电性的,因为正负电荷的中心对称式排列不会因形变而遭到破坏,所以不具有自发极化】。.第一章绪论上海师范大学硕士学位论文
图的钙钛矿结构单元铁电材料的钙钛矿结构单元如图所示。为钙钛矿结构型铁电体的基本表达式,虰的价态可为或。钙钛矿结构由一系列共顶角的氧八面体原子按一定规则排列而成,处于氧八面体体心的离子价态高、半径小,胱游挥个面心,而占据着氧八面体之间空隙的位离子则价态低、半径大。钙钛矿型结构铁电体的自发极化主要源于焕胱偏离氧八面体中心的运动。钙钛矿结构铁电体能有广泛的应用,主要是因为钙钛矿型结构有一个很重要的特点:缓虰位上的离子可以被化合价和半径不同的各种离子在比较宽的熔度范围内单独或者复合取代,从而能在相当广的范围内调节材料的性能以适应不同的应用需求】。三方晶系的钛铁矿型涓祁芽笮铁电体铌酸锂的居里温度为妫悄壳耙阎5奶绮牧现芯永镂露茸罡叩摹4送猓琇温下高达/的自发极化值也是目前铁电体中自发极化最大的。铌酸锂的晶体结构如图所示。以器上海师范大学硕士学位论文第一章绪论
◇●铁磁材料图的晶体结构图铁磁材料是与铁电材料具有类似性质的另外一种材料,即存在自发磁化,自发磁化将晶体分成若干小区域,类似于铁电体中的“电畴”,被称为“磁畴”【。当有:;:懦∽饔糜谔挪牧鲜保创呕较蚋鞑幌嗤懦虢ɑ嵬ü氡谠动,籓磁场会影响磁化方向,使得其逐渐向;虼懦》较蜃1洌呕料。铁磁体的磁化强度与外磁场之间的非线性变化关系如图所示,这条闭合的曲线称作磁滞回线。第一章绪论上海师范大学