退火温度对多铁性YFeO3薄膜的结构、光学及磁学性能的影响

必可酮

第44卷第12期2016年12月

硅酸盐学报Vol. 44，No. 12

December，2016 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY

b.cbptki DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2016.12.03 退火温度对多铁性YFeO3薄膜的结构、光学及磁学性能的影响庄启传

张润兰，孔真真，汪晓芹，康洁，张亚婷，熊善新

(西安科技大学化学与化工学院，西安 710054)

摘要：采用溶胶–凝胶旋涂法在(111)掺钇氧化锆(YSZ)基片上制备了多铁性YFeO3薄膜，并用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外–可见分光光度计及磁性测量系统，研究了退火温度对YFeO3薄膜的微观结构、光学和磁学性能的影响。结果表明：YFeO3薄膜具有正交钙钛矿的多晶结构，退火温度高于1123K时，薄膜产生了(002)、(311)面的择优取向生长；但当退火温度提高至1223K时，由于再结晶，薄膜晶粒尺寸及表面粗糙度显著增大；YFeO3薄膜在可见光区具有明显的光响应性能，其带隙约为2.21~2.29eV；同时YFeO3薄膜具有室温铁磁性，提高退火温度，样品磁化强度变大，而矫顽力减小。

关键词：多铁性；铁酸钇薄膜；溶胶-凝胶旋涂法；磁性

中图分类号：TB32 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2016)12–1694–06

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Influence of Annealing Temperature on Structures, Spectroscopic and Magnetic Properties

of Multiferroic YFeO3 Films

中国环境影响评价网ZHANG Runlan, KONG Zhenzhen, WANG Xiaoqin, Kang Jie

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Xi′an University of Science and Technology, Xi′an 710054, China)

创造性思维方法Abstract: Multiferroic YFeO3 films were prepared on (111) yttrium stabilized zirconia (YSZ) substrates by a sol–gel spin coating method. The influence of annealing temperature on the micro-structures, optical and magnetic properties of the YFeO3 films was investigated by means of X-ray diffractometer, atomic force microscope, UV-Vis spectrophotometer and superconducting quantum interference device, respectively. The results show that the poly-crystalline YFeO3 films with an orthorhombic perovskite structure are formed. The YFeO3 films show the (002) and (311) preferred orientation growth when the annealing temperature is > 1123K. The grain size and surface roughnes

s of the film increase obviously when the annealing temperature increases to 1223K. The YFeO3 films possess a visible-light response with the energy band gaps between 2.21 and 2.29eV. In addition, the YFeO3 films also show a ferromagnetic behavior at room temperature. The magnetization of the YFeO3 film increases and the coercive force decreases with the increase of annealing temperature.

Keywords: multiferroic; yttriu orthoferrite film; sol–gel spin coating method; magnetic properties

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多铁性材料是指同时具有多种基本铁性的材料，常见的铁性包括铁电性(反铁电性)、铁磁性(反铁磁性)、铁弹性、铁涡旋性等[1–2]。磁电多铁性材料因铁电性与铁磁之间存在磁电耦合效应能够实现电场调控磁性或磁场调控铁电性，为设计磁电多功能器件提供了一个额外的自由度，被认为在传感器、多态存储器、自旋电子器件中有广泛的应用前景[3–4]。多铁性形成的条件非常苛刻，它需同时满足空间和时间的反演对称破缺，且产生铁电性和铁磁性对过渡金属元素d电子轨道的要求相互对立，所以自然界存在的单相多铁性材料并不多[5]。因此，寻和开发新型多铁性材料一直是材料、化学、凝聚态

收稿日期：2016–03–24。修订日期：2016–05–13。超声冲击

基金项目：国家自然科学基金(51373134，21406176，21276207)资助。第一作者：张润兰(1979—)，

女，博士，讲师。Received date: 2016–03–24. Revised date: 2016–05–13. First author: ZHANG Runlan (1979–), female, Ph.D., Lecturer. E-mail: zrlan_69@163

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