20,99. 5 % )，九水硝酸铁（Fe (N03) 3 · 9H20,99. 5 % )和 八水硝酸镓（Ga(N03)3 · 8H20,99. 5% )。Bi、Fe和Ga的摩尔比为1:0. 8:0. 2。在加热搅拌 下，溶解到醋酸中（C2H402,99.7%)。搅拌下加入与金属离子成摩尔比的乙酰丙酮（C 5Hs02， 99% )，形成前驱体溶液，前驱体溶液金属离子浓度为0. 2mol/L。
[0062] 前驱体溶液通过旋涂法涂覆到玻璃基板上。在190°C和400°C的加热板上，各保持 180s，来蒸发溶剂以及热解有机物。为了达到需要的膜厚（大概200纳米），重复旋涂和加 热过程4次。之后，在退火炉中510°C退火5h，得到结晶薄膜BiFeasGaa20 3。
[0063] 实施例3
[0064] 五水硝酸铋（Bi (N03) 3 · 5H20,99. 5 % )，九水硝酸铁（Fe (N03) 3 · 9H20,99. 5 % )和 八水硝酸镓（Ga(N03)3 · 8H20,99. 5% )。Bi、Fe和Ga的摩尔比为1:0. 7:0. 3。在加热搅拌 下，溶解到醋酸中（C2H402,99.7%)。搅拌下加入与金属离子成摩尔比的乙酰丙酮（C 5Hs02， 99% )，形成前驱体溶液，前驱体溶液金属离子浓度为0. 2mol/L。
[0065] 前驱体溶液通过旋涂法涂覆到玻璃基板上。在200°C的加热板上保持200秒， 在380°C的加热板上保持180s，来蒸发溶剂以及热解有机物。为了达到需要的膜厚（大 概200纳米），重复旋涂和加热过程5次。之后，在退火炉中490°C退火6h，得到结晶薄膜 BiFe〇. 7Ga〇. 303〇
[0066] 图1为BiFei xGax03薄膜的X射线衍射图。图1中，1为BiFe Q.9Gaa从薄膜的X射线 衍射图；2为BiFeasGaa203薄膜的X射线衍射图；3为BiFe Q.7Gaa303薄膜的X射线衍射图；4 为PCPDF数据库中R3c相的谱图。可见当X = 0. 1时，制得的BiFei xGax03中R3c为主晶相。 当X = 0. 2时，制得的BiFei xGax03为R3c和Cm的共晶相。X = 0. 3时，制得的BiFe i xGax03为Cm纯相。
[0067] 此晶相转变（从R3c纯相，到R3C和Cm共晶相，再到Cm纯相）与PZT压电陶瓷中 的共晶相相似，具有成为新一代车用电子传感器材料的潜力。
[0068] 图2为BiFei xGax03薄膜的电滞回线图。图2中，警为BiFeQ.7Ga a303薄膜的电滞 回线；-为BiFeasGaQ.203薄膜的电滞回线；?-为BiFe a9Gaai03薄膜的电滞回线。
[0069] 薄膜表现出完整闭合的电滞回线，具有优良的铁磁特性。BiFea9Gaai0 3剩余极化 强度高达230 μ C/cm2。具有替代铅系存储器的潜能。
[0070] 实施例3
[0071] 五水硝酸铋（Bi (N03) 3 · 5H20,99. 5 % )，九水硝酸铁（Fe (N03) 3 · 9H20,99. 5 % )和 九水硝酸铝仏1(1^3)3*9!120,99.5%)。？6和41的摩尔比为8 :2，铋离子与铁离子的摩尔 比优选为10:8。在加热搅拌下，溶解到醋酸中（C2H402,99. 7%)。搅拌下加入与金属离子成 摩尔比的乙酰丙酮（C5HS02,99% )，形成前驱体溶液，前驱体溶液浓度为0. 2mol/L。
[0072] 前驱体溶液通过旋涂法涂覆到玻璃基板上。在180°C和380°C加热板上，各保持 180s，来蒸发溶剂以及热解有机物。为了达到需要的膜厚（大概200纳米），重复旋涂和加 热过程5次。之后，在退火炉中500°C退火5h，得到结晶薄膜BiFeQ.sAla20 3。
[0073] 图1为BiFeasAla203薄膜的X射线衍射图。图3中，□为PCPDF数据库中R3c相 的谱图，〇为计算得出的Cm相的谱图。可见制得的BiFe^Al。.；^为R3c和Cm相的共晶相。
[0074] 此共晶相与PZT压电陶瓷中的共晶相相似，具有成为新一代车用电子传感器材料 的潜力。
[0075] 图4为BiFeasAla203薄膜的电滞回线图。薄膜表现出完整的P-E曲线，具有优良 的铁磁特性。BiFeasAla203剩余极化强度高达150yC/cm 2。具有替代铅系存储器的潜能。
[0076] 实施例4
[0077] 五水硝酸铋（Bi (N03) 3 · 5H20,99. 5 % )，九水硝酸铁（Fe (N03) 3 · 9H20,99. 5 % )和 九水硝酸铝仏1(1^3)3*9!120,99.5%)。？6和41的摩尔比为8 :2，铋离子与铁离子的摩尔 比优选为10:8。在加热搅拌下，溶解到醋酸中（C2H402,99. 7%)。搅拌下加入与金属离子成 摩尔比的乙酰丙酮（C5HS02,99% )，形成前驱体溶液，前驱体溶液浓度为0. 2mol/L。
[0078] 前驱体溶液通过旋涂法涂覆到玻璃基板上。在190°C和400°C的加热板上，各保持 180s，来蒸发溶剂以及热解有机物。为了达到需要的膜厚（大概200纳米），重复旋涂和加 热过程4次。之后，在退火炉中510°C退火5h，得到结晶薄膜BiFeasAla20 3。
[0079] 实施例5
[0080] 五水硝酸铋（Bi (N03) 3 · 5H20,99. 5 % )，九水硝酸铁（Fe (N03) 3 · 9H20,99. 5 % )和 九水硝酸铝仏1(1^3)3*9!120,99.5%)。？6和41的摩尔比为8 :2，铋离子与铁离子的摩尔 比优选为10:8。在加热搅拌下，溶解到醋酸中（C2H402,99. 7%)。搅拌下加入与金属离子成 摩尔比的乙酰丙酮（C5HS02,99% )，形成前驱体溶液，前驱体溶液浓度为0. 2mol/L。
[0081] 前驱体溶液通过旋涂法涂覆到玻璃基板上。在200°C的加热板上保持200秒， 在380°C的加热板上保持180s，来蒸发溶剂以及热解有机物。为了达到需要的膜厚（大 概200纳米），重复旋涂和加热过程5次。之后，在退火炉中490°C退火6h，得到结晶薄膜 BiFe〇. 8Al〇. 203〇
[0082] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对 于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行 若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0083] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
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： BiFei .ΛΑ (I)； 其中，A为ΙΙΙΑ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Α为Ga或Α1。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· 3〇4. 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ΠΙΑ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ΠΙΑ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ΙΙΙΑ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； BiFei .ΛΑ (I)； 其中，A为ΙΙΙΑ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A1。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°C下保持170~200秒，然后在350~420°C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°C，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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】C03C17/22
【公开号】CN105399339
【申请号】CN201510958803
【发明人】颜景丹
【申请人】北京汽车股份有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月18日