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2010年5月29日

此列汉字小三号楷体，英文或数字等用小三号TimesNewRoman，居中

InfluenceofAgingBehaviorsonMultiferroicPropertiesofBiFeO3-basedThinFilms

By

WANGXiaoPeng

UndertheSupervisionof

HUANGWeiMing

AThesisSubmittedtotheUniversityofJinan

InPartialFulfillmentoftheRequirements

FortheDegreeofMasterof*********

UniversityofJinan

Jinan,Shandong,P.R.China

May,2010

原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名：

日期：

关于学位论文使用授权的声明

本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借鉴；

本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。

□公开□保密（____年，解密后应遵守此规定）

导师签名：

日期：

目录

第一章绪论1

1.1多重铁性1

1.1.1铁磁性1

1.1.2铁电性1

1.2基于铁电薄膜的器件1

1.2.1铁电存储器2

1.2.2铁电场效应管2

1.3铁电薄膜相关物理模型2

第二章实验方案设计与研究方法3

2.1原料3

第六章结论与展望4

参考文献5

致谢7

附录8

摘要

在很多材料中都能观察到老化现象，它表现为材料的某些性质随着时间的推移而逐渐发生变化。

在铁电材料中，老化行为主要表现为双电滞回线现象和矫顽场的非对称现象。

关键词：

多重铁；

BiFeO3；

老化行为；

低价掺杂

Abstract

Agingbehaviorsarefrequentlyobservedinmanykindsofmaterials,indicatingthegradualchangesofcertainpropertiesofmaterialswithtimeelapsing.Forferroelectricmaterials,theagingbehaviorsmainlyincludethephenomenaofdoublehysteresisloopsandasymmetryofcoercivefield.

KeyWords:

multiferroic;

BiFeO3;

agingbehavior;

low-valentdoping

第一章绪论

1.1多重铁性

多重铁性材料被定义为同时具铁电性、铁磁性和铁弹性中两种或两种以上性质的材料[1]。

典型的多重铁性材料包括稀土亚锰酸盐（例如：

TbMnO3、TbMn2O5、HoMn2O5）、稀土铁氧体（例如：

LuFe2O4）、含铋化合物（例如：

BiFeO3、BiMnO3）和某些氟化物（例如：

BaNiF4）等[2,3]。

1.1.1铁磁性

过渡族金属（如铁）及它们的合金和化合物所具有的磁性叫做铁磁性，这个名称的由来是因为铁是具有铁磁性的物质中最常见也是最典型的。

1.1.2铁电性

图1.1BFO单胞的晶体结构

1.2基于铁电薄膜的器件

如上所述，为了使铁电体的极化状态翻转，需要对其施加一定的外加电场。

由于铁电薄膜与铁电陶瓷和块材相比在厚度上拥有巨大的优势，所以在铁电薄膜中实现极化翻仅需要很低的电压。

这使得铁电薄膜非常适合在集成电路中应用。

1.2.1铁电存储器

基于铁电体存在两个稳定的极化状态的事实，很容易想到将铁电体的两个状态分别表示为0和1，从而达到存储信息的目的。

但是，要将这一想法变为现实却非常困难。

首先，所有的硅基的电子器件都工作在5V以下，而铁电材料典型的矫顽场都在几kV/cm的数量级上，因此要满足这一要求必须制备出相当薄的铁电薄膜（亚微米级）。

得益于目前先进的薄膜沉积技术，这已不再是问题，并且高密度的非挥发性铁电存储器已经可以商业化。

但是，铁电存储器的可靠性却依然是关键的问题。

这意味着设计和制造铁电存储器的成本依然很高，并且依然很难保证在使用十年后一枚铁电存储器仍能正常的工作。

只有解决了可靠性问题，铁电存储器才能被成功应用。

1.2.2铁电场效应管

使用铁电材料替换场效应管（FET）中制造栅极所用的金属材料，可以制造出场铁电效应管。

这种铁电场效应管栅极极化状态可以通过简单的测量源极和漏极之间的电流获得，从而实现的极化状态的非破坏性读出。

由于这种读出方式不需要在读取极化状态后对铁电材料进行重新写入的操作，使得对这种器件仅仅进行频繁读出操作的情况下，不会产生明显的疲劳现象。

………

1.3铁电薄膜相关物理模型

……..

这一模型可表述为翻转的电荷的量是场强和频率的函数，即：

（1.1）

第二章实验方案设计与研究方法

2.1原料

本论文主要研究BiFeO3基薄膜的老化行为及其对多重铁性的影响，实验所用化学试剂如表2.1所示。

溶液和薄膜制备过程中用到的有关设备如表2.2所示。

表2.1实验所用试剂

名称

分子式

分子量

纯度

产地

硝酸铋

Bi（NO3）3·

5H2O

485.07

分析纯

天津市福晨化学试剂厂

硝酸铁

Fe（NO3）3·

9H2O

404.02

化学纯

国药集团化学试剂有限公司

硝酸钙

Ca（NO3）2·

4H2O

236.15

硝酸镍

Ni（NO3）3·

6H2O

290.81

乙酸

CH3COOH

60.05

国药集团（上海）化学试剂公司

乙二醇

HOCH2CH2OH

62.07

天津市光成试剂有限公司

第六章结论与展望

本文旨在研究BFO薄膜的老化机制及其对多重铁性的影响，建立了BFO的老化理论模型，并采用金属有机物分解法（MOD），通过层层退火工艺在低温制备了一系列在A位和B位进行了低价掺杂的BFO铁电薄膜，在实验上定性和定量的验证了BFO老化模型的正确性。

……………………….

参考文献

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科学出版社,2002.

[2]MICHELLAL.Introductiontogeneticalgorithms.[M].3rded.Cambridge:

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山东大学,2008.

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UniviversityofCalifornia,1965.

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[15]柴葳.北京优惠政策安置退役大学生[N]．中国教育报．2011-9-1.

[16]张海鹏.辛亥革命为中国的进步打开了闸门[N/OL].人民日报,2011-9-26（7）.

致谢

时光荏苒，回到济南大学材料学院进行研究生阶段的学习已近三年。

三年中所取得的每一点一滴的进步都与我的导师***教授的悉心指导密不可分。

***严谨的治学态度、渊博的专业知识、崇高的人格魅力，特别是对待科学研究精益求精、实事求是的精神无时无刻不令我感动。

在这三年中，从科研学习，到为人处世，…….

2010年5月

附录

一、在校期间发表的学术论文

……

二、在校期间参加的项目

三、在校期间获奖情况