一种含掺杂元素的铁酸铋基薄膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105399339A(43)申请公布日2016.03.16(21)申请号201510958803.2(22)申请日2015.12.18(71)申请人北京汽车股份有限公司地址101300北京市顺义区仁和镇双河大街99号(72)发明人颜景丹(74)专利代理机构北京银龙知识产权代理有限公司11243代理人许静黄灿(51)Int.Cl.C03C17/22(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种含掺杂元素的铁酸铋基薄膜及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种含掺杂元素的铁酸铋基薄膜，具有如式I所示原子比：BiFe1-xAxO3(I)。其制备方法为：将硝酸铋、硝酸铁和IIIA族的金属元素加热搅拌，溶解于醋酸中，然后加入乙酰丙酮，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液涂覆在基板上，加热干燥，经过退火，得到含掺杂元素的铁酸铋基薄膜。本发明通过使用化学溶液沉积法，得到分子尺度混合均匀的前驱体溶液，进而得到成分均匀的化合物。而且，通过引入IIIA族的金属元素，可以带来较大的晶格畸变，形成共晶接结构，从而获得了更有益的铁电性能，有望用于新型汽车用传感器。CN105399339ACN105399339A权利要求书1/1页1.一种含掺杂元素的铁酸铋基薄膜，具有如式I所示原子比：BiFe1-xAxO3(I)；其中，A为IIIA族的金属元素；x为0.1～0.3。2.根据权利要求1所述的含掺杂元素的铁酸铋基薄膜，其特征在于，所述A为Ga或Al。3.根据权利要求2所述的含掺杂元素的铁酸铋基薄膜，其特征在于，所述x为0.1，0.2或0.3。4.一种含掺杂元素的铁酸铋基薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将硝酸铋、硝酸铁和IIIA族的金属元素的硝酸盐加热搅拌，溶解于醋酸中，然后加入乙酰丙酮，得到前驱体溶液；所述铁离子和IIIA族的金属元素离子的摩尔比为(1-x)：x；所述铋离子的摩尔量与铁离子和IIIA族的金属元素离子的总摩尔量之比为1:1；步骤二：将所述前驱体溶液涂覆在基板上，加热干燥，经过退火，得到具有如式I所示原子比的含掺杂元素的铁酸铋基薄膜；BiFe1-xAxO3(I)；其中，A为IIIA族的金属元素；x为0.1～0.3。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中的金属离子浓度为0.2mol/L。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述A为Ga或Al。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二具体为：将所述前驱体溶液涂覆在基板上，加热干燥，重复涂覆和加热干燥过程3～5次至膜厚达到180～220纳米，经过退火，得到具有如式I所示原子比的含掺杂元素的铁酸铋基薄膜。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述加热干燥具体为：在150～200℃下保持170～200秒，然后在350～420℃条件下保持170～200秒。9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为480～530℃，所述退火的时间为4～8小时。10.权利要求1～3任意一项所述的含掺杂元素的铁酸铋基薄膜在汽车传感器上的应用。2CN105399339A说明书1/5页一种含掺杂元素的铁酸铋基薄膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及多铁材料领域，特别涉及一种含掺杂元素的铁酸铋薄及其制备方法。背景技术[0002]锆钛酸铅简称PZT陶瓷，是由铁电相的PbTiO3和反铁电相的PbZrO3构成的固溶体。它是一种最重要的压电陶瓷，现已发展成为PZT基压电陶瓷系列。锆钛酸铅具有钙钛矿型晶体结构。当锆钛比为53/47左右时，为共晶相界，具有最强的压电性能，广泛被用于汽车的传感器上。[0003]由于PZT基压电陶瓷含有大量的铅成分，制造过程易造成环境污染，随着汽车有害物质和回收利用法规的实施，探寻铅基化合物的替代品成为急需解决的问题。于是无铅系列压电陶瓷的研究已悄然兴起,如:K1-xNaxNbO3、SrBi4Ti4O3等研究都取得了一定的成绩但这些不含铅的压电陶瓷或性能欠佳,或制造工艺复杂,仍处于探索之中。[0004]铁酸铋(BiFeO3，BFO)是已知唯一的一种在室温下具有铁电和铁磁性能的化合物。基态BFO具有与PbTiO3相似的钙钛矿型结构。另外，BFO是环境友好型化合物。因此，如何用铁酸铋系化合物替代原有的锆钛酸铅以用于汽车传感器上，成为众多研究人员研究的方向。发明内容[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种含掺杂元素的铁酸铋薄膜及其制备方法，其具有优异的铁电性能，有望用于新型汽车用传感器。[0006]本发明提供了一种含掺杂元素的铁酸铋基薄膜，具有如式I所示原子比：[0007]BiFe1-xAxO3(I)；[0008]其中，A为IIIA族的金属