2。2。1 扫描探针显微镜 7

2。2。2 压电力显微镜（PFM） 10

2。2。3 X 射线衍射技术（XRD） 10

2。2。4 紫外可见光吸收分析 12

3 薄膜的制备及其性能表征 13

3。1 铁酸铋靶材制备 13

3。2 Bi2FeCrO6 薄膜的制备 15

3。3 薄膜的表征及结果分析 16

3。3。1 Bi2FeCrO6 薄膜的 XRD 图谱 16

3。3。2 Bi2FeCrO6 薄膜制备参数改进以及表面形貌分析 17

3。3。3 Bi2FeCrO6 薄膜铁电性能分析 18

3。3。4 相位回线和振幅回线的测量 19

3。3。5 Bi2FeCrO6 薄膜透射谱和吸收谱的测量及禁带宽度计算 20

3。3。6 底电极的制备及利用导电原子力对 Bi2FeCrO6 薄膜性能进行测量 23

结 论 27

致 谢 28

参 考 文 献 29

1 引言

如今铁电材料及其应用研究已成为材料学科最热门的研究课题之一，铁电材料被广泛应 用于电脑的存储器[1]及 RFID 卡、传感器、电容器、红外探测器等领域。

本章主要介绍了铁电材料的基本概念及基本性质，并具体介绍了铁酸铋的结构性质和铁 电体的阻变效应。

1。1 铁电材料

1。1。1 铁电体

铁电体是指在一定温度范围内能够发生自发极化，并且其自发极化方向可随外电场的改 变而发生转向。下面对其的一些性质具体说明。

（1）自发极化(spontaneous polarization)：极性晶体在没有外电场作用时自身已经存在的 极化[2]。即在外电场为 0 时，此时的极化强度并不为 0，其主要是因为在这些铁电体中，晶体 中的某些原子偏离原来的位置，导致正负电荷中心不重合，形成了电偶极矩，从而产生极性。

图 1。1 铁电体的电滞回线图。Ec 为矫顽电场， Pr 为剩余极化大小，Ps 为饱和极化强度

（2）电滞回线（hysteresis loop）[3-5]：铁电体的极化强度会随着外电场的变化而发生变 化，如上图 1。1 所示。其中 Ps、Pr 和 Ec 分别为饱和极化强度、剩余极化强度和矫顽场。剩 余极化强度是指外电场降为 0 时，铁电体还存在的极化强度。如果外加电场在正负饱和值之文献综述

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间循环一周，就可形成电滞回线，由此得到极化强度 P 与电场强度 E 的关系。

（3）居里温度（Curie Temperature）：铁电体一般存在于一定的温度区间里，当温度超过 某一特定温度时，就会转化为顺电相，此温度即铁电顺电转变温度称为居里温度或居里点（Tc）

[6]。通常铁电顺电转变有两种形式，其一为有序无序转变；其二为位移型铁电相变，即由原

子非简谐振动导致。

1。1。2 铁酸铋(BiFeO3)

铁酸铋是一种具有钙钛矿结构的无机化合物，是一种在未来非常有应用价值的多铁性铁 电材料，其奈尔温度和居里温度分别为 653K 和 1100K[7-8]。室温下 BiFeO3 的氧八面体绕着自 身体对角线扭转了一定的角度，形成扭曲的钙钛矿结构。BiFeO3 的最大极化在[111]方向，其 值可达 100μC/cm2，而宏观上测得的其它方向上的极化均为其投影，比如(001)方向的分量， BiFeO3 的极化大约为 6μC/cm2[9-10]。下图 1。2 所示的为 Bi2FeCrO6 的双层钙钛矿晶包结构，Bi 原子位于体心立方的顶角，而直径较小的 Fe 原子则位于体心的位置，O 原子占据面心的位置， Cr 原子也位于体心位置。