Abstract
鐵酸鉍(BiFeO3)是一個複鐵式材料，它同時擁有鐵電特性和鐵磁特性，在元件設計與製程整合上會較有優勢，但是受限於材料本身低的電阻率，使得它在實際的應用方面還有些問題需要克服，本論文是利用摻雜鑭、鈦離子來改變材料本身的電阻率，並將薄膜製成multilayer的形式，嘗試改善薄膜特性。本實驗利用化學溶液溶凝膠法(sol-gel)在Pt/TiO2/SiO2/Si（100）基板上，成功鍍製鐵酸鉍薄膜(BiFeO3)，並透過摻雜鑭(Lanthanum, La)及鈦(Titanium, Ti)元素，製作BLFO、BFTO和BLFTO薄膜，以及 (BLFO/BFO)3、(BFTO/BFO)3和(BFTO/BLFO)3異質多層薄膜結構，觀察在氧氣氛下不同熱處理溫度的薄膜結構、電性和磁性質方面的影響，並與BFO薄膜相互比較各種不同的性質。鈦元素的摻雜使得BFO的微觀形貌較為平坦，因價數高於鐵元素，透過氧氣氛下熱處理，減少了氧空缺的濃度，漏電流性質得到改善；鑭元素的摻雜填補了因為熱處理而揮發的鉍，減少薄膜內的空缺，改變了原子間的鍵能，進而穩定鈣鈦礦結構中的八面體，獲得了較好的殘餘極化量，retention性質在經過10000秒的測試後，retention loss約在百分之十左右，較BFO薄膜的百分之三十八來的優異許多；同時摻雜鑭、鈦元素的BFO薄膜，改善了鐵電特性，降低了漏電流同時也提升了retention性質。而(BFTO/BLFO)3的異質多層薄膜結構，在氧氣氛下500℃熱處理5min可以得到最佳性質，其最大的Pr值達41μC/cm2，而Ec值為400kV/cm。BFO和有摻雜離子的薄膜，其漏電機制均為空間電荷限制傳導(SCLC)。