锌掺杂对铁酸铋薄膜结构及多铁性能的影响

采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_(2)/Si衬底上成功制备了BiFe_(1-x)Zn_(x)O_(3)(BFZO)(x=0、2%、4%、6%)(摩尔分数)薄膜,并系统研究了Zn掺杂对BiFeO_(3)(BFO)薄膜结构、表面形貌、漏电流密度、铁电及铁磁性能的影响。XRD图谱显示,所有样品均为钙钛矿结构,无其他杂质相引入。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,当Zn掺杂量(x)为4%时,BFZO薄膜表现出均匀的细晶粒和更高的密度,有助于改善漏电流密度。漏电流密度曲线表明,在300 kV/cm的电场下,BiFe_(0.96)Zn_(0.04)O_(3)薄膜的漏电流密度(J)最低为1.56×10^(-6)A/cm^(2),比纯BFO薄膜的低3个数量级。同时,BiFe_(0.96)Zn_(0.04)O_(3)薄膜在室温下表现出较大的剩余极化(2Pr=20.91μC/cm^(2)),是BFO(2P_(r)=4.96μC/cm^(2))的4倍多。此外,Zn掺杂也增强了BFO薄膜的铁磁性能,随着Zn掺杂浓度的提高,BFZO薄膜的饱和磁化强度显著增强,使BiFeO_(3)薄膜在信息存储方面存在潜在的应用价值。