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浓度梯度掺杂实现BiFeO_(3)薄膜自极化OA北大核心CSTPCD

中文摘要

BiFeO_(3)是一种非常有前途的无铅铁电材料,与大多数传统铁电材料相比,它具有更大的极化和更高的居里温度,为高温应用提供了可能。受到衬底强烈的夹持效应、较大的矫顽场和漏电流的影响,BiFeO_(3)薄膜难以被极化。自极化是解决这一问题的可行方法。本研究采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO_(2)/Si衬底上生长了BiFeO_(3)薄膜,向上梯度薄膜(从衬底BiFeO_(3)过渡到薄膜表面Bi_(0.80)Ca_(0.20)FeO_(2.90))以及向下梯度薄膜(从衬底Bi_(0.80)Ca_(0.20)FeO_(2.90)过渡到薄膜表面BiFeO_(3))。通过细致地调控薄膜内部缺陷的定向分布形成内置电场,从而导致薄膜具有自极化特性。压电力显微镜结果表明:在BiFeO_(3)薄膜中,Ca的梯度方向可以调控自极化的方向。此外,类似二极管的单向导通特性验证了薄膜的自极化是由Ca的浓度梯度掺杂导致。X射线光电子能谱结果表明,氧空位的梯度分布导致的内置电场可能是造成自极化现象的原因。本研究为实现铁电薄膜的自极化提供了一种新的策略,并在以自极化的内置电场为驱动,提高光伏或光敏器件性能方面具有潜在的应用前景。

戴乐;刘洋;高轩;王书豪;宋雅婷;唐明猛;DMITRY V Karpinsky;刘丽莎;汪尧进;

南京理工大学材料科学与工程学院,南京210094白俄罗斯国家科学院材料科学与应用研究中心,白俄罗斯明斯克220072

自极化梯度掺杂铁酸铋薄膜溶胶-凝胶法

《无机材料学报》 2024 (001)

P.99-106,I0006,I0007 / 10

National Natural Science Foundation of China(52102133);Natural Science Foundation of Jiangsu Province,China(BK20210354);Fundamental Research Funds for the Central Universities(30921011217);Young Elite Scientists Sponsorship Program by CAST(2021-2023QNRC001)。

10.15541/jim20230278

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