镧掺杂钛酸铋薄膜的制备及铁电性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着信息产业的发展，铁电薄膜材料因其具有优良的铁电、压电、热释电、电光、声光及非线性光学特性，在铁电存储器、热释电探测器、电光开关、微驱动器和光集成等方面具有广泛的应用前景^[1-2] 。

pzt 薄膜不仅含铅给环境带来危害，而且当这种薄膜生长在金属电极上，通常减少了急性转换开关的剩余极化强度，显示出疲劳特性^[3-4]。sbt 或相关的氧化物被发现克服疲劳问题，然而 sbt 薄膜有相当小的（psw-pns）值，大约为 4----------16μccm^-2。此外，高得热处理温度（750℃—850℃）使它们与传统的dram 技术相矛盾。

钛酸铋 (bi₄ti₃o₁₂，bto) 是一种具有层状钙钛结构的铁电薄膜。由于其低介电常数，高居里温度，机电耦合系数各向异性明显，压电性各向异性明显，高绝缘强度，低老化率，高电阻率，大的介电击穿强度，低的烧结温度而在电光器件方面有着广泛应用前景而倍受关注 ，但其还存在压电性较弱和疲劳性差的问题^[5-6]。某些稀土金属离子比如 la 离子，可以取代 (bi₂o₂)² 层中少量的 bi³ 离子来实现改性，除 la³ 离子以外的其它金属离子一般很难于进入 (bi₂o₂)² 层。b. h. park等人在《nature》上报道了 blt-7.5(bi_3.25la_0.75ti₃o₁₂)可以克服bto 材料的疲劳问题。

2. 研究的基本内容与方案

目标：在钛基底上合成镧掺杂的钛酸铋纳米阵列，研究其形貌，结构和电性能的关系。

基本内容：先采用溶胶凝胶法在预处理的钛基底上形成一层晶种层，接着采用水热法在含有晶种层的的钛基底上制备镧掺杂钛酸铋（bi 3.25la 0.75ti 3 o 12，blt）。研究溶胶制备的最佳工艺条件，包括溶胶浓度、匀胶速度、匀胶时间、烘烤温度等对薄膜成型结构的影响；研究水热的最佳工艺条件，包括ph值、反应温度、时间等对样品相组成、晶粒尺寸及电性能的影响规律；采用xrd、sem、等测试方法对纳米blt粉体的结构与性能进行表征。

拟采用的技术方案及措施：

3. 研究计划与安排

1-2周：查阅文献，了解钛酸铋薄膜常用制备方法、国内外研究的进展；

3-4周：拟定大致实验流程，撰写开题报告；

5-13周：进行配方优选试验，开展实验工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] park b h，kangb s，bu s d，eta. lanthanum -substituted bismuthtitanate for use in non-volatile memories [j].nature (london)，1999，401: 682 -684.

[2] cummins s e，cross l e. crystal symmetry，optical properties，and ferroelectric polarization ofbi4ti₃o₁₂singlecrystals [j]. app l phys let.t 1967，10: 14 -16.

[3] zhao w，feng x，jia z，eta. synthesis ofbi₄ti₃o₁₂based composite film by dip-coatingand its photo catalytic properties[j]. rare metal materials and engineering，2013，421:111-114.