BiFeO3材料的制备及性能研究文献综述

 2021-09-25 08:09

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文 献 综 述1前言铁磁电材料是一种因结构参数有序而导致铁电性、磁性同时存在并具有磁电耦合性质[1]的材料,它在探索新型信息存储器、自旋电子器件和设备等方面有着潜在的应用前景。

因同时具有铁电性和磁性使其有两个性质倍受关注:一是电场诱导的磁化反转或磁场诱导的极化反转[2],这一性质被认为是用作新型磁读电写记忆材料的基础;二是磁电效应,在交流磁场的作用下可以产生交流的电信号,此性质则是用作磁电传感器的基础。

另外,该材料磁电耦合的性质为其在电子器件方面的应用提供了可能。

BiFeO3是一种典型的铁磁电材料,是少数在室温下同时具有铁电性和磁性的多铁性材料之一。

根据Schmid的分析,允许磁性和铁电性同时存在的点群仅有13个因此大多数铁磁电材料是铁电材料和磁性材料的固熔体或通过其他方式构成。

作为一种典型的单相铁磁电材料BiFeO3,纯相的BiFeO3具有钙钛矿结构,室温下呈G型反铁磁有序[3](尼尔温度为3800℃)和铁电有序(居里温度为8100℃),是少数同时具有铁电性和磁性的材料之一。

铁电性和磁性的同时共存使得BiFeO3在新型存储器件方面,磁存储介质以及解决感性器件和容性器件问题方面有着极其重要的应用前景。

2 BiFeO3的结构BiFeO3具有8个结构相变,室温下的结构如图1所示,块体的BiFeO3属于R3C点群为扭曲的三角钙钛矿结构,由立方结构沿(111)方向拉伸而成,六个氧原子包围一个铁离子形成Fe-O八面体,沿此方向Bi3 相对Fe-O八面体位移,使晶体结构不均匀[4],自旋沿(110)面排列成螺旋结构,周期约为60nm[5],磁性所属的3m点群允许线性磁电,效应,但是对BiFeO3的反铁磁矢量及线性磁电效应在1个周期内都平均为零。

因此尽管纯相的BiFeO3在室温下呈弱的反铁磁性,大多数室温的磁性测量结果都是线性的。

图1 BiFeO3晶体结构示意图薄膜的结构与衬底及薄膜的取向密切相关,Li等在不同取向的SrTiO3单晶衬底上制备BiFeO3薄膜。

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