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Bi2NiMnO6(BNMO)是一种新的且同时具有铁电性和铁磁性的双钙钛矿型功能材料,它有着丰富的潜在的物理性能,有待科学家们进一步的研究和探索。过去的文献报道主要集中在用物理方法如脉冲激光沉积法制备的BNMO薄膜的研究,性能主要集中在铁磁方面。本文采用简单的化学溶液沉积法分别在LaNiO3/Si(100)(LNO/Si)衬底、La0.7Sr0.3MnO3/Si(100)(LSMO/Si)衬底上制备了BNMO薄膜,研究了不同衬底、不同退火气氛、不同退火温度以及不同薄膜厚度下BNMO薄膜的结构、表面形貌、铁电性能及漏电流性能。 采用化学溶液沉积法在LNO/Si衬底上制备BNMO薄膜后,在N2气氛中进行不同温度的退火处理,退火温度分别为600、650、700和750℃,退火时长为15分钟,研究不同温度下退火对薄膜结构与性能的影响。结果表明:N2气氛中不同温度下退火15分钟后的BNMO薄膜均能成相,700℃下退火的薄膜拥有最好的结晶度,其晶粒大小和形状最均匀,具有最小的漏电流密度。室温下,所有的BNMO薄膜样品均显示出瘦长的铁电电滞回线循环,漏电流密度数值在2.9×10-4 A/cm2以下,表明BNMO薄膜室温铁电性能的存在。同时,漏电流机理分析显示BNMO薄膜的漏电流行为可归为欧姆机制、肖特基机制以及空间电荷限制电流机制等。 为了研究薄膜厚度对性能的影响,在同样的LNO/Si衬底上分别镀一层、二层、三层以及四层BNMO,得到不同厚度的BNMO薄膜,在N2气氛下进行650℃退火。结果表明:镀一层的BNMO薄膜的铁电性能与漏电流特性等方面却是最优的。另外,在三层厚的BNMO薄膜电性能测试中有电阻开关效应。 为了研究退火气氛对薄膜性能的影响,将同样的LNO/Si衬底上制备了BNMO薄膜,研究了薄膜在O2气氛下分别进行600和650℃这两个温度下15分钟的退火后的结构与性能。测量结果表明:O2气氛下分别在600和650℃下退火的BNMO薄膜样品均能成相,薄膜具有良好的结晶度。同时,薄膜样品在室温条件下即能显示铁电电滞回线,-9.9 V-9.9 V电压下漏电流密度的数量级在10-5以下。同时,漏电流机理分析显示BNMO的漏电流行为可解释为欧姆机制和空间电荷限制电流机制这两种机制。此外,通过与同样情况下制备的薄膜经N2气氛退火同样时间后的实验结果对比发现,O2气氛下退火更有利于BNMO薄膜的成相,同时,BNMO薄膜的漏电流密度降低。同样测量条件下,O2气氛退火的薄膜比N2气氛退火的薄膜漏电流密度低两个数量级。 为了研究衬底对薄膜性能的影响,将衬底LNO/Si换成LSMO/Si,用同样的方法制备了BNMO薄膜,并在N2气氛下分别进行600、650、700和750℃退火。测试结果表明:在这四个温度下进行15分钟退火的BNMO薄膜均能成相,600和650℃下退火的薄膜结晶度较好,其中600℃退火薄膜的晶粒大小约为100nm;650℃退火薄膜的晶粒大小约为150nm,而且这个温度退火下样品的颗粒较均匀。同时,所有的BNMO样品均显示出室温铁电电滞回线,其中,700℃退火的薄膜样品的漏电流密度最小,在3.7×10-8 A/cm2以下。漏电流机理分析显示LSMO/Si衬底上制备的BNMO的漏电流的主要机制是欧姆导电。此外,以LSMO薄膜作为底电极,更有利于BNMO薄膜的成相结晶,BNMO薄膜的漏电流密度也更小。