中文摘要：

铁酸铋类室温磁电信息功能材料在新型信息存储器件领域有着巨大的应用前景，但由于其漏电大、磁性弱，不易得到高质量薄膜而受到极大限制。本项目拟采用磁控溅射和激光脉冲沉积技术，实现Bi1-XRXFeYCo1-YO3(BRFCO,R=La、Dy、Gd、Ho)磁电信息功能薄膜的可控生长制备工艺；通过研究薄膜制备工艺对其晶态结构、取向、形貌及电、磁性能的影响, 以及氧化物缓冲层对衬底与磁电薄膜层界面与扩散的影响，探索最佳生长制备条件以获得高质量、漏电小、强磁电BRFCO薄膜；研究薄膜组分、应力对其晶相结构调制及性能影响关系；通过对不同组分结构薄膜I-V、磁性及磁电调制研究分析，结合第一性原理计算模拟，从理论上深入探究BRFCO薄膜漏电及磁性加强的微观机制。本课题重点解决BRFCO薄膜可控生长及漏电问题；建立薄膜中界面和交换相互作用的漏电及磁性加强物理模型，为研究和开发超新型信息功能材料提供指导。

结论摘要：

铁酸铋作为一类室温磁电多铁性材料，在磁电传感器以及新型信息存储等领域有着极为广阔的应用前景。项目采用磁控溅射、溶胶凝胶和水热法研究并制备出了不同单掺以及双掺稀土 (La、Ce、Nd、Gd、Ho) 和过渡金属元素 (Mn, Co) 的铁酸铋室温磁电多铁性材料，通过对其工艺参数探索优化，获得了一系列性能得以改善和提升的纯相掺杂改性铁酸铋样品；通过对铁酸铋A或B位单掺，以及A、B位稀土、过渡金属元素共掺杂，探讨研究了不同元素掺杂对铁酸铋晶相结构、形貌、铁电、铁磁以及光学性能等的影响及调制关系，对其产生的微观机制给出了相应的分析解释。 采用固相烧结技术，合成制备出了Bi1-xRxFe1-yTyO3(R=La、Gd，T= Co, Mn)陶瓷靶；采用多靶磁控溅射技术，通过研究优化生长制备条件，在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上，制备出了高取向BiFeO3、Bi0.9Gd0.1Fe0.9Co0.1O3、Bi0.9La0.1Fe0.9Mn0.1O3室温磁电信息功能薄膜，研究了薄膜制备工艺对其晶态结构、取向、形貌及电、磁性能的影响, 得到了高取向、高质量铁酸铋薄膜。采用溶胶-凝胶和水热法，研究并配置了稳定的单掺以及共掺稀土 (La、Ce、Nd、Gd、Ho) 与过渡金属元素 (Co, Mn) 铁酸铋前驱体溶液；研究得到了其固溶体材料生长制备工艺条件，通过控制固溶体组分和退火温度，制备出了Bi1-xRxFe1-yTyO3 (R=La、Ce、Nd、Gd、Ho等，T= Co, Mn等) 室温磁电多铁性薄膜及纳米材料；通过对不同组分、晶相结构样品的XRD、铁电、铁磁性能测量分析研究，发现适量的稀土和过渡金属元素共掺杂，可以有效调制铁酸铋的晶相结构，使其由三方结构向正交结构转变，并进一步通过对XRD的计算模拟与精修，给出了不同组分样品含有三方结构与正交结构的定量分析结果；通过对不同组分结构掺杂铁酸铋薄膜I-V实验测量分析和研究，发现共掺铁酸铋可以很好地改善样品高电场区的漏电性，使其铁电性能有明显改善提高，其剩余极化强度可达60μc/cm2以上，而相应的铁磁性较纯相和单掺铁酸铋也有显著提高；在实验测量及计算模拟分析基础上，对共掺铁酸铋薄膜漏电及磁性加强产生的微观机制给出了相应的分析解释。