BiFeO3:Sm2O3复合薄膜漏电的界面调控研究开题报告

1. 研究目的与意义

背景：垂直界面已经被证实能够有效地控制氧化物薄膜中的传导行为。然而，需要一种系统的调查研究来深入了解界面效应的物理过程。这里，用外延生长的(bifeo3)0.5:(sm2o3)0.5薄膜作为模型系统。(bifeo3)0.5:(sm2o3)0.5复合薄膜在以srtio3为衬底的（001）和（011）面上的微观结构和漏电行为已经被研究过。不同的衬底取向起源于复合薄膜界面不同的几何构型。当界面的复杂分布导致一个更长的传导路径，漏电流显著减小。

目的：本课题拟使用脉冲激光法制备bifeo3:sm2o3复合薄膜，通过改变制备工艺来构造不同的垂直界面，从而系统研究不同界面对薄膜漏电的影响。本工作描述了一种方法以减小漏电流并进一步了解界面如何作用于氧化物薄膜的传导行为。

意义：漏电的大小是衡量多铁性薄膜质量的一个重要参数，通过界面形态来降低漏电大小，有利于后续bifeo3这种材料的多铁性质研究。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：多铁材料薄膜的漏电与其物理性质之间有密切的关系。这是因为铁电薄膜理论上是绝缘的，这样才能测得完美的电极化强度随电场的变化曲线（P-E）；并且漏电大的话会影响到磁序和电极化强度之间的耦合效应（M-Pcoupling）。所以降低多铁薄膜的漏电是非常重要的研究课题之一，并且通过漏电机理有助于我们了解多铁薄膜质量及性能、薄膜物理性质的改良、界面特性等方面的信息。本课题拟使用脉冲激光法制备BiFeO3:Sm2O3复合薄膜，通过改变制备工艺来构造不同的垂直界面，从而系统研究不同界面对薄膜漏电的影响。

预期目标：掌握磁性物理、X射线衍射技术、第一性原理计算的基本知识。能够熟悉掌握非自耗真空电弧炉、高温炉、玻璃真空封管等仪器的操作，熟练脉冲激光薄膜沉积工艺。熟练操作PPMS测试系统测试基本磁学和电学性质；掌握单晶X射线衍射仪选取高质量的单晶样品并对其作详尽的结构测试。熟悉Origin分析实验数据、利用CrystalMaker画晶体结构图等。培养综合运用专业及基础知识，解决实际问题的能力，培养探索新材料和物理机理的兴趣。

3. 研究的方法与步骤

1.按照bifeo3和sm2o3两种氧化物高纯度粉末的化学计量比，利用管式炉烧结出不同组分的复合陶瓷靶材bifeo3:sm2o3。

2.对制备完成的复合靶材，利用粉末x射线衍射方法和rietveld精修（rietica软件）来确定其组成和结构，并利用crystalmaker画出其晶体结构图。

3.在高真空脉冲激光沉积系统中，利用分子束激光轰击复合靶材。改变和调控沉积条件，分别在(001)和(011)srtio3衬底上制备出高质量外延bifeo3:sm2o3复合薄膜。

4. 参考文献

1.r.霍夫曼.固体与表面[m]，北京：化学工业出版社，1996

2.范雄.x射线金属学[m]，北京：机械工业出版社，1981

3.s.m.sze.physicsofsemiconductordevices[m]，newyork：wiley，1981

5. 计划与进度安排

(1)2016年2月22日-2月28日指导教师与学生联系，学生根据要求收集资料

(2)2016年2月22日-3月6日下达毕业任务书

(3)2016年3月1日-3月13日学生完成开题报告