Nd掺杂对Bi4Ti3O12铁电薄膜的微结构和铁电性能的影响

摘要

利用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了Nd掺杂Bi4Ti3O12 (Bi4-xNdxTi3O12,x=0.00,0.30,0.45,0.75,0.85,1.00,1.50)铁电薄膜样品.研究了Nd掺杂对Bi4Ti3O12薄膜的微结构和铁电性能的影响.研究结果表明:Nd掺杂未改变Bi4Ti3O12薄膜的基本晶体结构.在掺杂量x＜0.45时,Nd3+只取代类钙钛矿层中的A位Bi3+.当x=0.45时,样品剩余极化强度达最大值,在270 kV·cm-1的电场下为32.7 μC·cm-2.掺杂量进一步增加时,结构无序度开始明显增大,Nd3+开始进入(Bi2O2)2+层,削弱其绝缘层和空间电荷库的作用,导致材料剩余极化逐渐下降.当掺杂量x达到1.50时,掺杂离子最终破坏(Bi2O2)2+层的结构,材料发生铁电-顺电相变.