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Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology 3/2008

01.12.2008 | Fast Track Communications

Surface chemical bonding states and ferroelectricity of Ce-doped BiFeO3 thin films prepared by sol–gel process

verfasst von: Zuci Quan, Hao Hu, Sheng Xu, Wei Liu, Guojia Fang, Meiya Li, Xingzhong Zhao

Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology | Ausgabe 3/2008

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Abstract

Bi1−x Ce x FeO3 (x = 0, 0.05, 0.1, 0.15 and 0.20) (BCFO) thin films were deposited on Pt/TiN/Si3N4/Si substrates by sol–gel technique. Crystal structures, surface chemical compositions and bonding states of BCFO films were investigated by X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), respectively. Compared to BiFeO3 (BFO) counterparts, the fitted XPS narrow-scan spectra of Bi 4f7/2, Bi 4f5/2, Fe 2p3/2, Fe 2p1/2 and O 1s peaks for Bi0.8Ce0.2FeO3 film shift towards higher binding energy regions by amounts of 0.33, 0.29, 0.43, 0.58 and 0.49 eV, respectively. Dielectric constants and loss tangents of the BCFO (x = 0, 0.1 and 0.2) film capacitors are 159, 131, 116, 0.048, 0.041 and 0.035 at 1 MHz, respectively. Bi0.8Ce0.2FeO3 film has a higher remnant polarization (P r = 2.04 μC/cm2) than that of the BFO (P r = 1.08 μC/cm2) at 388 kV/cm. Leakage current density of the Bi0.8Ce0.2FeO3 capacitor is 1.47 × 10−4 A/cm2 at 388 kV/cm, which is about two orders of magnitude lower than that of the BFO counterpart. Furthermore, Ce cations are feasibly substituted for Bi3+ in the Bi0.8Ce0.2FeO3 matrix, possibly resulting in the enhanced ferroelectric properties for the decreased grain sizes and the reduced oxygen vacancies.

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Metadaten
Titel
Surface chemical bonding states and ferroelectricity of Ce-doped BiFeO3 thin films prepared by sol–gel process
verfasst von
Zuci Quan
Hao Hu
Sheng Xu
Wei Liu
Guojia Fang
Meiya Li
Xingzhong Zhao
Publikationsdatum
01.12.2008
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Sol-Gel Science and Technology / Ausgabe 3/2008
Print ISSN: 0928-0707
Elektronische ISSN: 1573-4846
DOI
https://doi.org/10.1007/s10971-008-1825-x

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