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专利号: 2013107179319
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜,其特征在于:其化学式为2

BiFe1-xMnxO3,x=0.02~0.08,在1kHz频率下,其剩余极化强度为100~130.4μC/cm,介电常数为208.9~425.1。

2.根据权利要求1所述的高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜,其特征在于:其为扭曲的钙钛矿结构,菱形晶系,空间点群为R-3m(160),晶胞参数晶粒尺寸大小为60~100nm。

3.根据权利要求1或2所述的高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜,其特征在于:包括BiFe0.98Mn0.02O3铁电薄膜、BiFe0.96Mn0.04O3铁电薄膜、BiFe0.95Mn0.05O3铁电薄膜、BiFe0.94Mn0.06O3铁电薄膜和BiFe0.92Mn0.08O3铁电薄膜;

并且BiFe0.98Mn0.02O3铁电薄膜在1167kV/cm的外加电场下,剩余极化强度为100μC/cm2,在频率为1kHz~1MHz时其介电常数为176.9~208.9;

BiFe0.96Mn0.04O3铁电薄膜在833kV/cm的外加电场下,剩余极化强度为130.4μC/cm2,在频率为1kHz~1MHz时其介电常数为223.4~304.1;

BiFe0.95Mn0.05O3铁电薄膜在833kV/cm的外加电场下,剩余极化强度为120μC/cm2,在频率为1kHz~1MHz时其介电常数为189.4~272.6;

BiFe0.94Mn0.06O3铁电薄膜在750kV/cm的外加电场下,剩余极化强度为100μC/cm2,在频率为1kHz~1MHz时其介电常数为186.2~309.1;

BiFe0.92Mn0.08O3铁电薄膜在583kV/cm的外加电场下,剩余极化强度为118μC/cm2,在频率为1kHz~1MHz时其介电常数为177.5~425.1。

4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:按摩尔比为1.05:(1-x):x将Bi(NO3)3·5H2O、Fe(NO3)3·9H2O和C4H6MnO4·4H2O溶于由乙二醇甲醚和醋酸酐的混合而成的混合液中,搅拌均匀,得到前驱液,其中,前驱液中总的金属离子浓度为0.003~0.3mol/L,x=0.02~0.08;

步骤2:将前驱液旋涂在FTO/glass基片上制备湿膜,湿膜经匀胶后在180~200℃下烘烤得干膜,再在500~580℃退火,得到BiFe1-xMnxO3薄膜;

步骤3:待BiFe1-xMnxO3薄膜冷却后再在BiFe1-xMnxO3薄膜上重复步骤2,使BiFe1-xMnxO3薄膜达到所需厚度,即得到高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜。

5.根据权利要求4所述的高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜的制备方法,其特征在于:所述的步骤1中混合液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为(2.5~3.5):1。

6.根据权利要求4或5所述的高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜的制备方法,其特征在于:所述的步骤1中x=0.02、0.04、0.05、0.06或0.08。

7.根据权利要求4所述的高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜的制备方法,其特征在于:所述的步骤2中先将FTO/glass基片清洗、烘干,然后在紫外光下照射处理,使FTO/glass基片表面达到原子清洁度,最后再旋涂前驱液。

8.根据权利要求4或7所述的高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜的制备方法,其特征在于:所述的步骤2中匀胶时的匀胶速率为3800~4100r/min,匀胶时间为12~20s。

9.根据权利要求4或7所述的高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜的制备方法,其特征在于:所述的步骤2中匀胶后的烘烤时间为8~12min。

10.根据权利要求4或7所述的高剩余极化强度的BiFe1-xMnxO3铁电薄膜的制备方法,其特征在于:所述的步骤2中退火时间为10~15min。