1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

绪论

bifeo₃ (bfo)是一种典型的单相铁磁电材料,具有三角扭曲的钙钛矿结构,室温下同时具有铁电有序(t_c =1103 k)和反铁磁有序(t_n =643k),是少数室温下同时具有铁电性和磁性的铁磁电材料之一。近年来, bifeo₃薄膜的制备得到了广泛的关注。然而, bfo本身性质决定了其很难制备出纯相,并且观测到其饱和电滞回线。一方面, bfo中存在bi和fe,由于bi和fe的存在影响到制备 纯相 bfo材料。采用传统的慢速退火工艺制备时,氧空位在高温退火下达到动态平衡。当退火过程结束,部分氧空位滞留其中,形成氧空位的聚集,引起氧剂量的偏移这种偏移使得铁价态发生波动 (fe³ 转化为 fe² ),铁价态的波动导致大的漏导,从而使bifeo₃漏电流较大。另一方面, bfo本身具有的低介电常数和低电阻率等性质致使很难观测到电滞回线。

目前降低bfo薄膜中的漏电流的方法主要有两种：一种方法是进行掺杂或替代改性。研究表明,通过a位的替代,能够导致abo₃型钙钛矿材料的结构和介电性能方面的改进,同时能够有效的抑制薄膜的漏电流。目前已经对bfo已经进行了a位的la替代改性 , b位的 ti和mn的替代改性,同时还进行了cr的掺杂改性。通过改性,使得 bfo薄膜的漏电流得到了极大的限制,同 时磁性和铁电性也得到改善。另外一类是制备工艺的改进, 目前bfo薄膜的制备方法主要有脉冲激光沉积法,磁控溅射法,金属有机盐化学气象沉积法以及溶胶-凝胶法等。其中脉冲激光沉积法是一种最常用的方法,另外,用磁控溅射方法也制备了大pr的bfo薄膜。在以上两种方法中,沉积气氛至关重要,通过调节沉积气氛,制备的外延的bfo薄膜的pr值可达到 100μc/cm² 。但是有相当部分的工作得到的bfo薄膜的pr值仍然为几个μc/cm²。而溶胶-凝胶方法因为不需要昂贵的真空设备,适宜在大的表面和形状不规则的表面上制备薄膜,以及化学组分精确可控等优点而被广泛用来制备铁电材料,近年来已有报道。在本工作中,我们用一种简单的溶胶-凝胶方法制备工艺,用较小离子半径的gd对bifeo₃的a位原子bi进行替代改性,在fto/glass底电极上制备了bi_1-xgdxfeo₃(x=0.0, 0.05, 0.1, 0.15)薄膜(以下简称bgfo膜),并对 bgfo膜的铁电性漏导性质进行了研究。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.总述

文采用溶胶-凝胶法（sol-gel）在pt(111)/ti/sio₂/si(100)衬底上制备了gd掺杂的bifeo₃(bfo)薄膜样品。利用xrd、sem、铁电综合测试仪、介电频谱仪等对bfo薄膜的结构、形貌、铁电、漏电以及介电性能进行了表征。

2. 具体步骤为