1.一種制備具有室溫寬頻大磁電容效應(yīng)的鐵氧體外延薄膜的方法,其特征在于,包括步驟:
(1)制備以AFe12-xMxO19表示組成的鐵氧體,其中A為Ba元素或Sr元素中的至少一種,M為Sc元素、Mg元素或Cr元素中的至少一種,x是M的含量:0<x≤4;
(2)在真空背景下,利用脈沖激光對鐵氧體進(jìn)行轟擊,將轟擊出來的鐵氧體材料沉淀在基片上,在基片上生長鐵氧體外延薄膜,其中,所述基片為單晶Si基片、Si/Pt基片、單晶Al2O3基片和單晶SrTiO3基片中的一種;
(3)在鐵氧體外延薄膜生長完后進(jìn)行降溫處理;
(4)對鐵氧體外延薄膜進(jìn)行后退火處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述鐵氧體的制備步驟為:
(11)以高純BaCO3、SrCO3、Fe2O3,Sc2O3、MgO和\或Cr2O3粉末藥品為原料,按所述鐵氧體分子式中的原子摩爾比進(jìn)行配比;
(12)將原料混合,并加入無水酒精進(jìn)行球磨;
(13)球磨后取出進(jìn)行烘干,然后磨碎,在空氣或流動氧氣氣氛中進(jìn)行預(yù)燒處理;
(14)取出預(yù)燒后的樣品,進(jìn)行研磨成粉末,然后向粉末中滴入PET粘結(jié)膠水,再次研磨直至樣品無結(jié)塊現(xiàn)象且與研缽壁沒有明顯粘結(jié);
(15)將粉末倒入模具當(dāng)中,進(jìn)行加壓處理;
(16)減壓后取出成型樣品,觀察樣品是否存在裂痕,若存在裂痕則重新磨碎為粉末并再次壓制直至無裂痕為止;
(17)在流動氧氣氣氛中進(jìn)行燒結(jié)處理,即獲得所述鐵氧體;
(18)對燒結(jié)成型后的樣品,經(jīng)研磨至光滑后用酒精擦拭干凈進(jìn)行存放,作為制備薄膜的靶材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于:所述步驟(12)中原料混合后置于球磨罐中并放入球磨珠,加入無水酒精至球磨罐三分之二高度處,將球磨罐放入球磨機(jī)進(jìn)行球磨,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200R/min至300R/min,球磨時間為10至20小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于:所述步驟(13)的預(yù)燒處理按照溫度梯度升溫,升溫速率為2℃/min,預(yù)燒溫度為800℃至1000℃,預(yù)燒時間為10小時至16小時,降溫速率為1℃/min至3℃/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于:所述步驟(13)在70℃至100℃下進(jìn)行烘干,烘干時間為30分鐘至50分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于:所述步驟(17)中燒結(jié)處理的燒結(jié)溫度為1050℃至1300℃,燒結(jié)時間為10小時至16小時,降溫速率為1℃/min至3℃/min,并在不同溫度區(qū)間變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于:所述步驟(15)中使用液壓千斤頂加壓,壓力為5MPa至10MPa,并保持8min至10min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述步驟(2)中,鐵氧體外延薄膜生長時所述基片的溫度為600℃至950℃,基片的旋轉(zhuǎn)速率為3R/min至5R/min;所述基片與所述鐵氧體之間的距離為10cm至20cm;鐵氧體的旋轉(zhuǎn)速率為3R/min至5R/min;脈沖激光的功率為1mJ/cm2至20mJ/cm2,頻率為2Hz至10Hz;鐵氧體外延薄膜生長時的氣氛為流動氧氣,氧氣壓為3Pa至30Pa,流動速率為10sccm至30sccm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述步驟(3)的降溫速率為10℃/min至30℃/min,降溫氣氛為氧氣,氧氣壓為1kPa至1MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述步驟(4)的后退火溫度為900℃至1200℃,升溫速率為3℃/min至5℃/min,降溫速率為1℃/min至3℃/min;后退火氣氛為流動氧氣,氧氣壓為3Pa至30Pa,流動速率為10sccm至30sccm。