一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜及其制备方法.pdf

一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜及其制备方法，本发明涉及一种多铁性薄膜及其制备方法。本发明是要解决现有的BiFeO3(BFO)基薄膜漏电流较大、铁磁性能较差、与Pt底电极发生反应生成Bi2Pt等合金，从而导致其综合性能下降及现有方法无法制备结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的问题。本发明的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜由钛酸锶钡基溶胶和BFO基溶胶制备而成。制备方法：一、制备缓冲层薄膜：二、沉积BFO基薄膜，然后采用快速退火工艺获得结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜。本发明主要用于制备结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜。

权利要求书一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜，其特征在于结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜由钛酸锶钡基溶胶和BFO基溶胶在经过清洗的Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上通过旋涂法、热分解法及快速退火工艺法制备而成。
根据权利要求1所述的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜，其特征在于所述的钛酸锶钡基溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3，按Ba元素、Sr元素、A元素与Ti元素摩尔比为x∶(1‑x)∶y∶(1‑y)的比例称取的原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在20～40℃条件下持续搅拌0.5h～2h，即得所要配制的钛酸锶钡基溶液；③聚合过程：将步骤②制得的钛酸锶钡基溶液在室温下静置1天～4天，即得钛酸锶钡基溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶(7～23)，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶(1～5)，去离子水与冰乙酸体积比为1∶(2～9)；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的5％～15％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备钛酸锶钡基溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.05～1.1倍。
根据权利要求1所述的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜，其特征在于所述的BFO基溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BizB1‑zFekC1‑kO3，按Bi元素、B元素、Fe元素与C元素的摩尔比为z∶(1‑z)∶k∶(1‑k)的比例称取的原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在20～40℃条件下持续搅拌0.5h～2h，即得所要配制的BFO基溶液；③聚合过程：将步骤②制得的BFO基溶液在室温下静置1天～4天，即得BFO基溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶(7～23)，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶(1～5)，去离子水与冰乙酸体积比为1∶(2～9)；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的5％～15％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备BFO基溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.05～1.1倍。
如权利要求1所述的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，其特征在于结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法是按以下步骤完成的：
一、制备缓冲层薄膜：依照化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3，按Ba元素、Sr元素、A元素与Ti元素摩尔比为x∶(1‑x)∶y∶(1‑y)的比例称取原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到浓度为0.3mol/L的钛酸锶钡基溶胶，再将钛酸锶钡基溶胶通过旋涂和热分解法在经过清洗的Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备厚度为50nm～400nm的钛酸锶钡基薄膜，然后采用快速退火工艺在600～800℃条件下热处理1min～15min，即得到缓冲层薄膜；二、沉积BFO基薄膜：依照化学式BizB1‑zFekC1‑kO3，按Bi元素、B元素、Fe元素与C元素的摩尔比为z∶(1‑z)∶k∶(1‑k)的比例称取原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到浓度为0.3mol/L的BFO基溶胶，再将BFO基溶胶通过旋涂和热分解法在经过步骤一得到的缓冲层薄膜上沉积厚度为100nm～1000nm的BFO基薄膜，然后采用快速退火工艺在500～700℃条件下热处理1min～15min，即获得结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜；步骤一中所述的化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3中，A为Co、Fe或Mn，x为：0＜x≤1，y为：0≤y≤0.5；步骤二中所述的多铁性薄膜BizB1‑zFekC1‑kO3，其中B为La、Nd、Gd或Ho，C为Mn、Ti、Nb或Cr，z为：0＜z≤1，k为：0＜k≤1。
根据权利要求4所述的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，其特征在于步骤一所述的钛酸锶钡基溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3，按Ba元素、Sr元素、A元素与Ti元素摩尔比为x∶(1‑x)∶y∶(1‑y)的比例称取的原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在20～40℃条件下持续搅拌0.5h～2h，即得所要配制的钛酸锶钡基溶液；③聚合过程：将步骤②制得的钛酸锶钡基溶液在室温下静置1天～4天，即得钛酸锶钡基溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶(7～23)，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶(1～5)，去离子水与冰乙酸体积比为1∶(2～9)；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的5％～15％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备钛酸锶钡基溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.05～1.1倍。
根据权利要求4所述的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，其特征在于步骤一依照化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3，按Ba元素、Sr元素、A元素与Ti元素摩尔比为x∶(1‑x)∶y∶(1‑y)的比例称取原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到浓度为0.3mol/L的钛酸锶钡基溶胶，再将钛酸锶钡基溶胶通过旋涂和热分解法在经过清洗的Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备厚度为100nm～300nm的钛酸锶钡基薄膜。
根据权利要求4所述的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，其特征在于步骤一采用快速退火工艺在650～750℃条件下热处理3min～10min。
根据权利要求4所述的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，其特征在于步骤一中所述的化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3中，x为：0.5≤x≤0.9，y为：0≤y≤0.2。
根据权利要求4所述的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，其特征在于步骤二所述的BFO基溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BizB1‑zFekC1‑kO3，按Bi元素、B元素、Fe元素与C元素的摩尔比为z∶(1‑z)∶k∶(1‑k)的比例称取的原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在20～40℃条件下持续搅拌0.5h～2h，即得所要配制的BFO基溶液；③聚合过程：将步骤②制得的BFO基溶液在室温下静置1天～4天，即得BFO基溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶(7～23)，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶(1～5)，去离子水与冰乙酸体积比为1∶(2～9)；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的5％～15％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备BFO基溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.05～1.1倍。
根据权利要求4所述的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，其特征在于步骤二采用快速退火工艺在550～650℃条件下热处理3min～10min。

说明书一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多铁性薄膜及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的进步，对器件小型化的要求越来越高，这就需要开发同时具有两种或两种以上功能的新材料，以研制能够同时实现多种功能的新型器件。近年来，多铁性材料由于同时具备铁电、铁磁等多种铁性，并且由于不同铁性之间的耦合作用而具有磁电效应等新的性能，在器件的集成化和小型化方面具有广阔的应用前景。目前单相多铁性材料天然存在的比较少，BFO是其中可以在室温下同时具备铁电性与铁磁性的多铁性材料。但是在BFO实际应用时出现如下问题，第一，漏电流较大；第二，室温下磁性较弱；第三，在高温热处理过程中，BFO基薄膜容易与Pt底电极发生反应生成Bi2Pt等合金，从而降低了BFO基薄膜的综合性能；因此现有方法无法制备结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜。
发明内容
本发明是要解决现有的BiFeO3(BFO)基薄膜漏电流较大、铁磁性能较差、与Pt底电极发生反应生成Bi2Pt等合金，从而导致其综合性能下降及现有方法无法制备结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的问题，而提供一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜及其制备方法。
本发明的一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜由钛酸锶钡基溶胶和BFO基溶胶在经过清洗的Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上通过旋涂法、热分解法及快速退火工艺法制备而成。
一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制备缓冲层薄膜：依照化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3，按Ba元素、Sr元素、A元素与Ti元素摩尔比为x∶(1‑x)∶y∶(1‑y)的比例称取原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到浓度为0.3mol/L的钛酸锶钡基溶胶，再将钛酸锶钡基溶胶通过旋涂和热分解法在经过清洗的Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备厚度为50nm～400nm的钛酸锶钡基薄膜，然后采用快速退火工艺在600～800℃条件下热处理1min～15min，即得到缓冲层薄膜；二、沉积BFO基薄膜：依照化学式BizB1‑zFekC1‑kO3，按Bi元素、B元素、Fe元素与C元素的摩尔比为z∶(1‑z)∶k∶(1‑k)的比例称取原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到浓度为0.3mol/L的BFO基溶胶，再将BFO基溶胶通过旋涂和热分解法在经过步骤一得到的缓冲层薄膜上沉积厚度为100nm～1000nm的BFO基薄膜，然后采用快速退火工艺在500～700℃条件下热处理1min～15min，即获得结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜；步骤一中所述的化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3中，A为Co、Fe或Mn，x为：0＜x≤1，y为：0≤y≤0.5；步骤二中所述的多铁性薄膜BizB1‑zFekC1‑kO3，其中B为La、Nd、Gd或Ho，C为Mn、Ti、Nb或Cr，z为：0＜z≤1，k为：0＜k≤1。
本发明的优点：一、本发明制备的结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜能够防止BFO基薄膜与Pt底电极发生反应，有利于获得高结晶度的多铁性薄膜；二、本发明所制备的结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜未出现杂相，且有效地提高了其铁电及铁磁等多铁性能；三、本发明制备工艺及设备简单，成本低，易于产业化；四、本发明可应用于磁电存储器、传感器等领域。
附图说明
图1是X射线衍射谱图，图1中a表示试验一制备的BFO薄膜X射线衍射谱图，图1中的b表示试验二制备的BFO/BSTO薄膜X射线衍射谱图，图1中的#为杂相特征峰，图1中的*为衬底特征峰；
图2是电滞回线图，图2中a表示试验一制备的BFO薄膜电滞回线图，图2中b表示试验二制备的BFO/BSTO薄膜电滞回线图；
图3是电滞回线图，图3中c表示试验三制备的BFMO/BSTO薄膜电滞回线图，图3中的d表示试验四制备的BLFO/BSTO薄膜电滞回线图，图3中的e表示试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜电滞回线图；
图4是试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜断面的扫描电子显微镜照片，图4中的f为BLFMO扫描电子显微镜照片，图4中的g为BSTO扫描电子显微镜照片，图4中的h为Pt/Ti扫描电子显微镜照片，图4中的i为SiO2/Si扫描电子显微镜照片；
图5是X射线衍射谱图，图5中f表示试验六制备的BLFMO薄膜X射线衍射谱图，图5中的j表示试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜X射线衍射谱图，图5中的#为杂相特征峰，图5中的*为衬底特征峰；
图6是电滞回线图，图6中k表示测试电压为40V时试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜电滞回线图，图6中1表示测试电压为60V时试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜电滞回线图，图6中m表示测试电压为80V时试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜电滞回线图；
图7是磁滞回线图，图7中的e表示试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜磁滞回线图，图7中的j表示试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜磁滞回线图；
图8为图7磁滞回线图的局部放大图，图8中的e表示试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜磁滞回线图的局部放大图，图8中的j表示试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜磁滞回线图的局部放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜由钛酸锶钡基溶胶和BFO基溶胶在经过清洗的Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上通过旋涂法、热分解法及快速退火工艺法制备而成。
本实施方式所述的结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜能够防止BFO基薄膜与Pt底电极发生反应，有利于获得高结晶度的多铁性薄膜。
本实施方式所述的结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜未出现杂相，且有效地提高了其铁电及铁磁等多铁性能。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的钛酸锶钡基溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3，按Ba元素、Sr元素、A元素与Ti元素摩尔比为x∶(1‑x)∶y∶(1‑y)的比例称取的原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在20～40℃条件下持续搅拌0.5h～2h，即得所要配制的钛酸锶钡基溶液；③聚合过程：将步骤②制得的钛酸锶钡基溶液在室温下静置1天～4天，即得钛酸锶钡基溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶(7～23)，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶(1～5)，去离子水与冰乙酸体积比为1∶(2～9)；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的5％～15％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备钛酸锶钡基溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.05～1.1倍。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的BFO基溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BizB1‑zFekC1‑kO3，按Bi元素、B元素、Fe元素与C元素的摩尔比为z∶(1‑z)∶k∶(1‑k)的比例称取的原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在20～40℃条件下持续搅拌0.5h～2h，即得所要配制的BFO基溶液；③聚合过程：将步骤②制得的BFO基溶液在室温下静置1天～4天，即得BFO基溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶(7～23)，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶(1～5)，去离子水与冰乙酸体积比为1∶(2～9)；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的5％～15％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备BFO基溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.05～1.1倍。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制备缓冲层薄膜：依照化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3，按Ba元素、Sr元素、A元素与Ti元素摩尔比为x∶(1‑x)∶y∶(1‑y)的比例称取原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到浓度为0.3mol/L的钛酸锶钡基溶胶，再将钛酸锶钡基溶胶通过旋涂和热分解法在经过清洗的Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备厚度为50nm～400nm的钛酸锶钡基薄膜，然后采用快速退火工艺在600～800℃条件下热处理1min～15min，即得到缓冲层薄膜；二、沉积BFO基薄膜：依照化学式BizB1‑zFekC1‑kO3，按Bi元素、B元素、Fe元素与C元素的摩尔比为z∶(1‑z)∶k∶(1‑k)的比例称取原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到浓度为0.3mol/L的BFO基溶胶，再将BFO基溶胶通过旋涂和热分解法在经过步骤一得到的缓冲层薄膜上沉积厚度为100nm～1000nm的BFO基薄膜，然后采用快速退火工艺在500～700℃条件下热处理1min～15min，即获得结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜。
本实施方式步骤一中所述的化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3中，A为Co、Fe或Mn，x为：0＜x≤1，y为：0≤y≤0.5。
本实施方式步骤二中所述的多铁性薄膜BizB1‑zFekC1‑kO3，其中B为La、Nd、Gd或Ho，C为Mn、Ti、Nb或Cr，z为：0＜z≤1，k为：0＜k≤1；当0＜z＜1，k＝1时，为A位掺杂BFO所制得的薄膜；当z＝1，0＜k＜1时，为B位掺杂BFO所制得的薄膜；当0＜z＜1，0＜k＜1时，为A与B位共同掺杂BFO所制得的薄膜。
本实施方式步骤一中得到的钛酸锶钡基薄膜厚度是通过控制重复操作旋涂和热分解法的次数(每旋涂一次均进行一次热分解，热分解的作用是将旋涂之后溶胶中含有的溶剂完全挥发或分解，形成固相薄膜)实现的。
本实施方式步骤二中得到的多铁性薄膜BizB1‑zFekC1‑kO3厚度是通过控制重复操作旋涂和热分解法的次数(每旋涂一次均进行一次热分解，热分解的作用是将旋涂之后溶胶中含有的溶剂完全挥发或分解，形成固相薄膜)实现的。
本实施方式制备的结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜能够防止BFO基薄膜与Pt底电极发生反应，有利于获得高结晶度的多铁性薄膜。
本实施方式制备的结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜未出现杂相，且有效地提高了其铁电及铁磁等多铁性能；
本实施方式工艺及设备简单，成本低，易于产业化。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一所述的钛酸锶钡基溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3，按Ba元素、Sr元素、A元素与Ti元素摩尔比为x∶(1‑x)∶y∶(1‑y)的比例称取的原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在20～40℃条件下持续搅拌0.5h～2h，即得所要配制的钛酸锶钡基溶液；③聚合过程：将步骤②制得的钛酸锶钡基溶液在室温下静置1天～4天，即得钛酸锶钡基溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶(7～23)，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶(1～5)，去离子水与冰乙酸体积比为1∶(2～9)；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的5％～15％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备钛酸锶钡基溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.05～1.1倍。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一依照化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3，按Ba元素、Sr元素、A元素与Ti元素摩尔比为x∶(1‑x)∶y∶(1‑y)的比例称取原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到浓度为0.3mol/L的钛酸锶钡基溶胶，再将钛酸锶钡基溶胶通过旋涂和热分解法在经过清洗的Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备厚度为100nm～300nm的钛酸锶钡基薄膜。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一采用快速退火工艺在650～750℃条件下热处理3min～10min。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中所述的化学式BaxSr1‑xAyTi1‑yO3中，x为：0.5≤x≤0.9，y为：0≤y≤0.2。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤二所述的BFO基溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BizB1‑zFekC1‑kO3，按Bi元素、B元素、Fe元素与C元素的摩尔比为z∶(1‑z)∶k∶(1‑k)的比例称取的原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在20～40℃条件下持续搅拌0.5h～2h，即得所要配制的BFO基溶液；③聚合过程：将步骤②制得的BFO基溶液在室温下静置1天～4天，即得BFO基溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶(7～23)，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶(1～5)，去离子水与冰乙酸体积比为1∶(2～9)；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的5％～15％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备BFO基溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.05～1.1倍。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤二采用快速退火工艺在550～650℃条件下热处理3min～10min。其它与具体实施方式四相同。
采用下述试验验证发明效果：
试验一：制备BFO(BiFeO3)薄膜：依照化学式BiFeO3，按Bi元素与Fe元素的摩尔比为1∶1的比例称取硝酸铋和硝酸铁原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到BFO溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L。先将Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底依次经过去离子水、无水乙醇和丙酮清洗，再将BFO溶胶采用旋涂法沉积在衬底上，转速为4000r/min，然后将其在烤胶机上400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解5次，最后采用快速退火工艺在600℃条件下热处理5min，即获得厚度约为580nm的BFO薄膜。
本试验所述的BFO(BiFeO3)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：依照化学式BiFeO3，按Bi元素与Fe元素的摩尔比为1∶1的比例称取的硝酸铋和硝酸铁原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的BFO溶液；③聚合过程：将步骤②制得的BFO溶液在室温下静置2.5天，即得BFO溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备BFO溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
试验二：一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制备缓冲层薄膜：依照化学式Ba0.7Sr0.3TiO3，按Ba元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为0.7∶0.3∶1的比例称取乙酸钡、乙酸锶和钛酸四丁酯原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；首先将Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底依次经过去离子水、无水乙醇和丙酮清洗，然后采用旋涂工艺在衬底上沉积Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜，转速为4000r/min，最后将其在400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解1次后，然后采用快速退火工艺在700℃条件下热处理5min，即得到厚度约为240nm的缓冲层薄膜；二、沉积BFO(BiFeO3)薄膜：依照化学式BiFeO3，按Bi元素与Fe元素的摩尔比为1∶1的比例称取硝酸铋和硝酸铁原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到BFO溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；将BFO溶胶采用旋涂法沉积在经过步骤一得到的缓冲层薄膜上，转速为4000r/min，然后将其在烤胶机上400℃下热分解10mm，再重复进行旋涂和热分解3次，沉积4层BFO薄膜，制得厚度约为380nm的BFO薄膜，最后采用快速退火工艺在600℃条件下热处理5min，即获得BFO/Ba0.7Sr0.3TiO3(BFO/BSTO)薄膜。
本试验步骤一所述的Ba0.7Sr0.3TiO3(BSTO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式Ba0.7Sr0.3TiO3，按Ba元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为0.7∶0.3∶1的比例称取的乙酸钡、乙酸锶和钛酸四丁酯原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的Ba0.7Sr0.3TiO3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的Ba0.7Sr0.3TiO3溶液在室温下静置2.5天，即得Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
本试验步骤二所述的BFO(BiFeO3)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BiFeO3，按Bi元素与Fe元素的摩尔比为1∶1的比例称取的硝酸铋和硝酸铁原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的BFO溶液；③聚合过程：将步骤②制得的BFO溶液在室温下静置2.5天，即得BFO溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备BFO溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
采用X射线衍射仪检测试验一制备的BFO薄膜和试验二制备的BFO/BSTO薄膜，检测结果如图1所示，图1是X射线衍射谱图，图1中a表示试验一制备的BFO薄膜X射线衍射谱图，图1中的b表示试验二制备的BFO/BSTO薄膜X射线衍射谱图，图1中的#为杂相特征峰，图1中的*为衬底特征峰。由图1可知，试验一未采用缓冲层制备的BFO薄膜出现了杂相，而试验二采用缓冲层后制备的BFO/BSTO薄膜结晶完全且无杂相产生。
采用铁电分析仪检测试验一制备的BFO薄膜和试验二制备的BFO/BSTO薄膜，检测结果如图2所示，图2是电滞回线图，图2中a表示试验一制备的BFO薄膜电滞回线图，图2中b表示试验二制备的BFO/BSTO薄膜电滞回线图。由图2可知，相比于试验一未采用缓冲层制备的BFO薄膜，试验二采用缓冲层后制备的BFO/BSTO薄膜的饱和极化强度明显提高，具有更好的铁电性能。
试验三：一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制备缓冲层薄膜：依照化学式Ba0.7Sr0.3TiO3，按Ba元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为0.7∶0.3∶1的比例称取乙酸钡、乙酸锶和钛酸四丁酯原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；首先将Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底依次经过去离子水、无水乙醇和丙酮清洗，然后采用旋涂工艺在衬底上沉积Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜，转速为4000r/min，最后将其在400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解1次后，然后采用快速退火工艺在700℃条件下热处理5min，即得到厚度约为240nm的缓冲层薄膜；
二、沉积BiFe0.95Mn0.05O3薄膜：依照化学式BiFe0.95Mn0.05O3，按Bi元素、Fe元素与Mn元素的摩尔比为1∶0.95∶0.05的比例称取硝酸铋、硝酸铁及乙酸锰原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到BiFe0.95Mn0.05O3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；将BiFe0.95Mn0.05O3溶胶采用旋涂法沉积在经过步骤一得到的缓冲层薄膜上，转速为4000r/min，然后将其在烤胶机上400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解3次，沉积4层BFO薄膜，制得厚度约为380nm的BiFe0.95Mn0.05O3薄膜，最后采用快速退火工艺在600℃条件下热处理5min，即获得BiFe0.95Mn0.05O3/BSTO(BFMO/BSTO)薄膜。
本试验步骤一所述的Ba0.7Sr0.3TiO3(BSTO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式Ba0.7Sr0.3TiO3，按Ba元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为0.7∶0.3∶1的比例称取的乙酸钡、乙酸锶和钛酸四丁酯原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的Ba0.7Sr0.3TiO3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的Ba0.7Sr0.3TiO3溶液在室温下静置2.5天，即得Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
本试验步骤二所述的BiFe0.95Mn0.05O3(BFMO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式BiFe0.95Mn0.05O3，按Bi元素、Fe元素与Mn元素的摩尔比为1∶0.95∶0.05的比例称取的硝酸铋、硝酸铁及乙酸锰原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的BiFe0.95Mn0.05O3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的BiFe0.95Mn0.05O3溶液在室温下静置2.5天，即得BiFe0.95Mn0.05O3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备BiFe0.95Mn0.05O3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
试验四：一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制备缓冲层薄膜：依照化学式Ba0.7Sr0.3TiO3，按Ba元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为0.7∶0.3∶1的比例称取乙酸钡、乙酸锶和钛酸四丁酯原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；首先将Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底依次经过去离子水、无水乙醇和丙酮清洗，然后采用旋涂工艺在衬底上沉积Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜，转速为4000r/min，最后将其在400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解1次后，然后采用快速退火工艺在700℃条件下热处理5min，即得到厚度约为240nm的缓冲层薄膜；
二、沉积Bi0.9La0.1FeO3薄膜：依照化学式Bi0.9La0.1FeO3，按Bi元素、La元素与Fe元素的摩尔比为0.9∶0.1∶1的比例称取硝酸铋、硝酸镧及硝酸铁原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到Bi0.9La0.1FeO3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；将Bi0.9La0.1FeO3溶胶采用旋涂法沉积在经过步骤一得到的缓冲层薄膜上，转速为4000r/min，然后将其在烤胶机上400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解3次，沉积4层Bi0.9La0.1FeO3薄膜，制得厚度约为380nm的Bi0.9La0.1FeO3薄膜，最后采用快速退火工艺在600℃条件下热处理5min，即获得Bi0.9La0.1FeO3/BSTO(BLFO/BSTO)薄膜。
本试验步骤一所述的Ba0.7Sr0.3TiO3(BSTO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式Ba0.7Sr0.3TiO3，按Ba元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为0.7∶0.3∶1的比例称取的乙酸钡、乙酸锶和钛酸四丁酯原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的Ba0.7Sr0.3TiO3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的Ba0.7Sr0.3TiO3溶液在室温下静置2.5天，即得Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
本试验步骤二所述的Bi0.9La0.1FeO3(BLFO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式Bi0.9La0.1FeO3，按Bi元素、La元素与Fe元素的摩尔比为0.9∶0.1∶1的比例称取的硝酸铋、硝酸镧及硝酸铁原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的Bi0.9La0.1FeO3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的Bi0.9La0.1FeO3溶液在室温下静置2.5天，即得Bi0.9La0.1FeO3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备Bi0.9La0.1FeO3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
试验五：一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制备缓冲层薄膜：依照化学式Ba0.7Sr0.3TiO3，按Ba元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为0.7∶0.3∶1的比例称取乙酸钡、乙酸锶和钛酸四丁酯原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；首先将Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底依次经过去离子水、无水乙醇和丙酮清洗，然后采用旋涂工艺在衬底上沉积Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜，转速为4000r/min，最后将其在400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解1次后，然后采用快速退火工艺在700℃条件下热处理5min，即得到厚度约为240nm的缓冲层薄膜；
二、沉积Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3薄膜：依照化学式Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3，按Bi元素、La元素、Fe元素与Mn元素的摩尔比为0.9∶0.1∶0.95∶0.05的比例称取硝酸铋、硝酸镧、硝酸铁及乙酸锰原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；将Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶采用旋涂法沉积在经过步骤一得到的缓冲层薄膜上，转速为4000r/min，然后将其在烤胶机上400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解3次，沉积4层Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3薄膜，制得厚度约为380nm的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3薄膜，最后采用快速退火工艺在600℃条件下热处理5min，即获得Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3/BSTO(BLFMO/BSTO)薄膜。
本试验步骤一所述的Ba0.7Sr0.3TiO3(BSTO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式Ba0.7Sr0.3TiO3，按Ba元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为0.7∶0.3∶1的比例称取的乙酸钡、乙酸锶和钛酸四丁酯原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的Ba0.7Sr0.3TiO3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的Ba0.7Sr0.3TiO3溶液在室温下静置2.5天，即得Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备Ba0.7Sr0.3TiO3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
本试验步骤二所述的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3(BLFMO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3，按Bi元素、La元素、Fe元素与Mn元素的摩尔比为0.9∶0.1∶0.95∶0.05的比例称取的硝酸铋、硝酸镧、硝酸铁及乙酸锰原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶液在室温下静置2.5天，即得Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
采用铁电分析仪检测试验三制备的BFMO/BSTO薄膜、试验四制备的BLFO/BSTO薄膜和试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜，检测结果如图3所示，图3是电滞回线图，图3中c表示试验三制备的BFMO/BSTO薄膜电滞回线图，图3中的d表示试验四制备的BLFO/BSTO薄膜电滞回线图，图3中的e表示试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜电滞回线图。由图3可知，采用BSTO(Ba0.7Sr0.3TiO3)作为缓冲层，La、Mn或La与Mn共同掺杂后的BFO薄膜均具有优良的铁电性能。
采用扫描电子显微镜观察试验五制备BLFMO/BSTO薄膜的断面，检测结果如图4所示，图4是试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜断面的扫描电子显微镜照片，图4中的f为BLFMO扫描电子显微镜照片，图4中的g为BSTO扫描电子显微镜照片，图4中的h为Pt/Ti扫描电子显微镜照片，图4中的i为SiO2/Si扫描电子显微镜照片；图4中经过高温快速热处理的4层BLFMO及2层BSTO薄膜结合紧密，其总厚度约为620nm。
试验六：制备Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3(BLFMO)薄膜：依照化学式Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3，按Bi元素、La元素、Fe元素与Mn元素的摩尔比为0.9∶0.1∶0.95∶0.05的比例称取硝酸铋、硝酸镧、硝酸铁及乙酸锰原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；先将Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底依次经过去离子水、无水乙醇和丙酮清洗，再将Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶采用旋涂法沉积在衬底上，转速为4000r/min，然后将其在烤胶机上400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解5次，最后采用快速退火工艺在600℃条件下热处理5min，即获得厚度约为580nm的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3(BLFMO)薄膜。
本试验所述的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3(BLFMO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3，按Bi元素、La元素、Fe元素与Mn元素的摩尔比为0.9∶0.1∶0.95∶0.05的比例称取的硝酸铋、硝酸镧、硝酸铁及乙酸锰原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶液在室温下静置2.5天，即得Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
试验七：一种结晶完全且无杂相产生的多铁性薄膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制备缓冲层薄膜：依照化学式Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3，按Ba元素、Sr元素、Ti元素与Co元素摩尔比为0.7∶0.3∶0.95∶0.05的比例称取乙酸钡、乙酸锶、乙酸钴及钛酸四丁酯原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；首先将Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底依次经过去离子水、无水乙醇和丙酮清洗，然后采用旋涂工艺在衬底上沉积Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3薄膜，转速为4000r/min，最后将其在400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解1次后，然后采用快速退火工艺在700℃条件下热处理5min，即得到厚度约为240nm的缓冲层薄膜；二、沉积Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3薄膜：依照化学式Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3，按Bi元素、La元素、Fe元素与Mn元素的摩尔比为0.9∶0.1∶0.95∶0.05的比例称取硝酸铋、硝酸镧、硝酸铁及乙酸锰原料，将原料加入到溶剂中经过水解、脱水及聚合过程即得到Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶，溶胶浓度为0.3mol/L；将Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶采用旋涂法沉积在经过步骤一得到的缓冲层薄膜上，转速为4000r/min，然后将其在烤胶机上400℃下热分解10min，再重复进行旋涂和热分解3次，沉积4层Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3薄膜，制得厚度约为380nm的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3薄膜，最后采用快速退火工艺在600℃条件下热处理5min，即获得Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3/Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3(BLFMO/BSTCO)薄膜。
本试验步骤一所述的Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3(BSTCO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3，按Ba元素、Sr元素、Ti元素与Co元素摩尔比为0.7∶0.3∶0.95∶0.05的比例称取的乙酸钡、乙酸锶、乙酸钴及钛酸四丁酯原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3溶液在室温下静置2.5天，即得Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备Ba0.7Sr0.3Ti0.95Co0.05O3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
本试验步骤二所述的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3(BLFMO)溶胶的制备方法按照如下步骤进行：①水解过程：将依照化学式Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3，按Bi元素、La元素、Fe元素与Mn元素的摩尔比为0.9∶0.1∶0.95∶0.05的比例称取的硝酸铋、硝酸镧、硝酸铁及乙酸锰原料加入到由乙二醇甲醚、乙酰丙酮、冰乙酸及去离子水组成的混合溶剂中，室温下搅拌至充分溶解，得混合溶液待用；②脱水过程：将聚乙二醇400及乙酸酐与步骤①制得的混合溶液搅拌混合，然后在30℃条件下持续搅拌1h，即得所要配制的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶液；③聚合过程：将步骤②制得的Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶液在室温下静置2.5天，即得Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶；步骤①中所述的去离子水与乙二醇甲醚的体积比为1∶15，去离子水与乙酰丙酮体积比为1∶3，去离子水与冰乙酸体积比为1∶5.5；步骤②中所述的聚乙二醇400的体积为步骤①制得的混合溶液体积的10％；步骤②中所述的乙酸酐摩尔数为步骤①混合溶剂的去离子水摩尔数与步骤①制备Bi0.9La0.1Fe0.95Mn0.05O3溶胶的原料中所含结晶水摩尔数总和的1.1倍。
采用X射线衍射仪检测试验六制备的BLFMO薄膜和试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜，检测结果如图5所示，图5是X射线衍射谱图，图5中f表示试验六制备的BLFMO薄膜X射线衍射谱图，图5中的j表示试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜X射线衍射谱图；图5中的#为杂相特征峰，图5中的*为衬底特征峰。由图5可知，试验六未采用缓冲层制备的BLFMO薄膜出现了杂相，而试验七采用BSTCO薄膜作为缓冲层后制备的BLFMO/BSTCO薄膜结晶度更高且无杂相产生。
采用铁电分析仪检测试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜，检测结果如图6所示，图6是测试电压为40V、60V和80V下的电滞回线图，图6中k表示测试电压为40V时试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜电滞回线图，图6中1表示测试电压为60V时试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜电滞回线图，图6中m表示测试电压为80V时试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜电滞回线图。由图6可知，试验七采用磁性Co元素掺杂BSTO后的薄膜作为缓冲层，不仅有效的提高了多铁性薄膜的饱和极化强度，同时其剩余极化强度与矫顽场均得到了明显的提高，具有更好的铁电性能，在电场强度为1290.3kV/cm时，其饱和极化强度、剩余极化强度及矫顽场分别为47.5μC/cm2，37.6μC/cm2及596.8kV/cm。
采用振动样品磁强计检测试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜和试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜，检测结果如图7所示，图7是磁滞回线图，图7中的e表示试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜磁滞回线图，图7中的j表示试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜磁滞回线图；图8为图7磁滞回线图的局部放大图，图8中的e表示试验五制备的BLFMO/BSTO薄膜磁滞回线图的局部放大图，图8中的j表示试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜磁滞回线图的局部放大图；由图7和图8可知，试验七采用磁性Co元素掺杂的BSTCO作为缓冲层与试验五采用BSTO薄膜作为缓冲层相比，试验七制备的BLFMO/BSTCO薄膜的铁磁性能得到了较大的提高，其具有更高的饱和磁化强度、剩余磁化强度及矫顽力。