铋基钙钛矿结构的AB03型氧化物因为其可观的多铁性得到了广泛的研究,其中BiFeO3(BFO)中Bi3+离子占A位,其6s2孤电子对的立体活动导致了Bi-O键的相对移位,结构的不对称性产生了铁电性;BFO有较高的居里温度(850℃左右)和奈尔温度(370℃左右),在常温下具有磁电耦合效应,多应用于电场控制的铁磁谐振器和压磁传感器。随着BFO材料的特性的提高,研究者将其应用领域不断扩大。铬酸铋(BiCrO3, BCO)是另外一种钙钛矿结构的多铁材料,与BFO类似,在常温下具有弱磁性,研究发现Fe3+和Cr3+的相互作用可使得Bi2CrFe03的铁磁性有所增强。相比其他物理制备方法,溶胶-凝胶法能够较好得控制薄膜计量的比,因此,本文采用溶胶-凝胶法对BFO的B位Fe3+进行Cr元素的替位掺杂,以期提高薄膜铁磁性;BiCrxFe1-xO3(BCFO)薄膜中Cr3+的增加会使得由Fe离子变价产生的Fe2+离子减少,有利于解决薄膜的漏电问题;文中还研究了Cr掺杂对BFO薄膜光学、介电等特性的影响。主要内容如下:(1)薄膜的不同制备条件:采用浓度分别为0.2mol/L和0.3mol/L的BFO溶液作为制备BFO薄膜的前驱体。通过SEM、AFM和XRD表征BFO薄膜的微结构,硅衬底上生长的BFO薄膜的膜厚在180nm左右;由于前者制备的单层薄膜较薄,应力较大,XRD谱出现较强的杂相峰,而且AFM分析薄膜晶粒较小,表面结晶颗粒不均一,而后者成膜质量相对较高。另外,对掺Cr的BFO薄膜退火时间进行改变,发现未经掺杂的BFO薄膜结晶所需时间较短,而BCFO薄膜中由于原子需要更大能量才能落入合适的晶格位置,所需退火时间较长。(2)不同铬含量的BCFO薄膜的晶格结构:采用相同工艺流程分别在Si和LNO/Si两种衬底结构上制备了摩尔比例为3%,5%,7%,10%Cr轻掺杂和20%,30%,40%Cr重掺杂的BCFO薄膜。XRD衍射峰显示,在轻掺杂时,BCFO晶格结构与BFO相一致,Cr替位掺杂对BFO的结构产生微扰,只在20=28。处有一个杂质峰,其强度随Cr增多而明显增强,经分析属于Bi4Cr2O25。在重掺杂情况下,BFO的主峰(012)强度逐渐削弱直至消失,而(Bi, Cr)Ox化合物的衍射峰增强。(3)BCFO薄膜电学、磁学特性:采用Au/BCFO/LNO/Si的MFS结构研究BCFO薄膜的铁电性质,测得电滞回线表明BCFO薄膜的剩余极化值随着Cr元素的增加而变大;并使用Au/BCFO/Si结构对BCFO薄膜介电特性进行分析,结果显示Cr掺杂使得BFO薄膜介电常数变大,介电损耗减小,导电性下降;通过PPMS(Physical Property Measurement System)测得BCFO薄膜的磁滞回线,分析得薄膜磁性随着Cr掺杂浓度的增加而变强,主要是由Cr原子未被填满的电子轨道中电子的自旋运动所致。(4) BCFO薄膜光学性质:通过扫描光谱研究了BCFO/Si的光学特性。随着Cr浓度的增加,其拉曼散射光谱各模式的强度有所减小,直至Cr为10%时E (TO2), A1TO1)和E(T03)几乎消失,这是由Cr的替位掺杂导致Fe原子减少引起的;同时,Cr-O键的存在使得波数828cm-1处的模式逐渐增强。椭圆偏振光谱得出轻掺杂BCFO/Si薄膜的禁带宽度,其随着Cr含量的增加而减小。