ÅT Ì ¦ R} º(Ni, Cr, Ti)õ u § Y 8 Ȕ X ¢ Bi 0.9 Dy 0.1 FeO 3 U c lT c l8 ý V R ËX ê sÊ Ý  ¹ ÅM X ì Ä — ¤V R Ë

 7 Z 4, pp. 723∼729

 ë

ÅT Ì ¦ R} º(Ni, Cr, Ti)õ u § Y 8 È” X ¢ Bi 0.9 Dy 0.1 FeO 3 U c lT c l8 ý V R ËX ê sÊ Ý  ¹ ÅM X ì Ä — ¤V R Ë



™ »ª <` 9 ·  ™ » . > 4 w H ·  ™ »A I . > ·  ™ »„ ç ¡¬ £

‚

½ Ó" é ¶ @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , ‚ ½ Ó" é ¶ 641-773

(2012¸   5 Z 4 3{ 9  ~ à Î6 £ §, 2012¸   5 Z 4 22{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2012¸   7 Z 4 2{ 9  > F  S X ‰& ñ )



o† < Æ 6   xÓ  o 7 £ x ‚ à ÌZ O Ü ¼– Ð í  H à ºô  Ç BiFeO

3

(BFO) ~ à Ì} Œ •õ  BiFeO

3

_  Bi

³⁺

s “ : r { 9  Ò\  ¦ Dy

³⁺

Ü ¼– Ð u  ¨ 8 Š

“ ¦ Fe

³⁺

s “ : r { 9  Ò\  ¦ Ni

²⁺

, Cr

³⁺

, Ti

⁴⁺

s “ : r Ü ¼– Ð 1 l x r \  u  ¨ 8 Š ô  Ç (Bi

0.9

Dy

0.1

)(Fe

0.975

B

0.025

)O

3±δ

(B

= Ni

²⁺

, Cr

³⁺

, Ti

⁴⁺

, BDFNi, BDFCr, BDFTi   † < Ê) ~ à Ì} Œ •[ þ t`  ¦ Pt(111)/Ti/SiO

2

/Si(100) l ó ø Í 0 A\ 

$ í

 © œr &  ~ à Ì} Œ •_  ½ ¨› ¸ü < „  l & h  : £ ¤$ í    o\  ¦ 8 £ ¤& ñ , q “ § ì  r$ 3  % i  . $ í  © œr †   ~ à Ì} Œ •[ þ t“ É r 550

^◦

C _ 

| 9

™ è ì  r 0 Al \ " f : Ÿ x  © œ& h “   ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð \ P % ƒo  % i  . ~ à Ì} Œ •[ þ t“ É r ¸ ú ˜   & ñ  o÷ &# Q e ” Ü ¼ 9 # Q‹ "  » ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼

–

Е ¸ & ñ § > =÷ &# Q e ” t  · ú §€ Œ ¤“ ¦ è  H \  ` (  H s   © œs 
 Ô  ¦í  HÓ ü t  © œ• ¸ µ 1 Ï| ÷ &t  · ú §€ Œ ¤ . ü @Â Ò „  l  © œs  1000 kV/cm { 9  M :, BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •\  @ /ô  Ç ï ß –À Ó ì  rF G(2P

r

) õ  † ½ ӄ  l  © œ(2E

c

) ° ú כ“ É r y Œ •y Œ • 38 µC/cm

²

õ  937 kV/cm, 36 µC/cm

²

õ  954 kV/cm, 49 µC/cm

²

õ  1070 kV/cm s % 3  . ¢ ¸ ü @Â Ò „  l 



© œs  100 kV/cm{ 9  M : BFOü < BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •_  ¾ º[ O  „  À Ó x 9 • ¸  H y Œ •y Œ • 2.58 × 10

⁻³

A/cm

²

, 8.62 × 10

⁻⁵

A/cm

²

, 1.91 × 10

⁻⁵

A/cm

²

, 5.71 × 10

⁻⁵

A/cm

²

s % 3 Ü ¼ 9, Å Ò Ã º 1 kHz{ 9  M

: BFOü < BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •_  Ä »„  Ö  ¦“ É r y Œ •y Œ • 121õ  130, 145, 124 s % 3 Ü ¼ 9, ° ú  “ É r Å Ò  Ã

º\ " f Ä »„   ’ < Hz  ´“ É r y Œ •y Œ • 0.049, 0.042, 0.039, 0.043 s % 3  . s ü < ° ú  s  1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç ~ à Ì} Œ •[ þ t s  a % ~“ É r „   l

& h  : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs   H  כ “ É r u  ¨ 8 Š \  _ K " f í ß –™ è ‘   o  à º_  y Œ ™™ èü < p [ j ½ ¨› ¸_     o { 9 # Qz Œ ¤l  M : ë 

H s  “ ¦ ˜ Ð# Œ”   .

Ù þ

˜d ” # Q: BiFeO

3

~ à Ì} Œ •,  o† < Æ 6   xÓ  o 7 £ x ‚ à ÌZ O , p [ j½ ¨› ¸, „  l & h  : £ ¤$ í

Preparation and Electrical Properties of

Transition-metal (Ni, Cr, Ti)-doped Bi 0.9 Dy 0.1 FeO 3 Thin Films

Eun Sun Kim · Jin Won Kim · Hae Jin Kim · Sang Su Kim ^∗

Department of Physics, Changwon National University, Changwon 641-773 (Received 3 May 2012 : revised 22 May 2012 : accepted 2 July 2012)

Pure BiFeO

3

(BFO) and Dy

³⁺

- and transition-metal (Ni

²⁺

, Cr

³⁺

, Ti

⁴⁺

)-ion co-doped (Bi

0.9

Dy

0.1

)(Fe

0.975

B

0.025

)O

3±δ

, (B = Ni

²⁺

, Cr

³⁺

and Ti

⁴⁺

, denoted by BDFNi, BDFCr and BDFTi), respectively thin films were prepared on Pt(111)/Ti/SiO

2

/Si(100) substrates by using a chemical solution deposition method. The coated thin films were annealed at 550

^◦

C for 30 min by using a conventional annealing process under a nitrogen atmosphere, and the changes in the microstructure and the electrical properties with doping were investigated. The thin films were well crystallized and randomly oriented, with no detectable impurity and secondary phases. The values of the remnant polarization (2P

r

) and the coercive field (2E

c

) of the BDFNi, BDFCr and BDFTi thin films were 38 µC/cm

²

and 937 kV/cm, 39 µC/cm

²

and 954 kV/cm, and 49 µC/cm

²

and 1070 kV/cm at an electric field of 1000 kV/cm, respectively. The leakage current densities of the BFO,

-723-

BDFNi, BDFCr and BDFTi thin films were 2.58 × 10

⁻³

A/cm

²

, 8.62 × 10

⁻⁵

A/cm

²

, 1.91 × 10

⁻⁵

A/cm

²

, and 5.71 × 10

⁻⁵

A/cm

²

at an electric field of 100 kV/cm, respectively. The dielectric constants of the BFO, BDFNi, BDFCr and BDFTi thin films were 121, 130, 145, and 124 at a frequency of 1 kHz, respectively, and at the same frequency, the dielectric losses were 0.049, 0.042, 0.039, and 0.043, respectively. The improved electrical properties for the co-doped thin films could be explained by a reduction of oxygen vacancies due to the substitution of Dy and transition-metal (Ni, Cr, Ti) ions and the change in the microstructure.

PACS numbers: 77.84.-s

Keywords: BiFeO

3

thin films, Chemical solution deposition, Microstructure, Electrical properties

I. " e  ] Ø

:

£ ¤& ñ “ : r • ¸\ " f y © œÄ »„  $ í õ  (ì ø Í)y © œ $ í , y © œò ø Í$ í ×  æ ¿ º :

£ ¤$ í s  © œ`  ¦ 1 l x r \  ° ú   H Ó ü t| 9 `  ¦  y © œ^ ‰  ô  Ç .  l 0 p x

$ í

Ó ü t| 9 “   BiFeO 3 (BFO)  H  © œ“ : r \ " f  Ö ¸6   x ½ + É Ã º e ”   H Ä » { 9

ô  Ç é ß –{ 9  © œ  y © œ^ ‰– Ð ´ ú §“ É r › ' a d ” `  ¦ = å J # Qš ¸“ ¦ e ”  . s 



 H BFO _  ½ ¨› ¸ q “ §& h  ç ß –é ß – “ ¦ Z  }“ É r „  l & h  | 9 " f “ : r

•

¸(high electric ordering temperature: T ^C ∼ 830 ^◦ C) ü <



l & h  | 9 " f “ : r • ¸(high magnetic ordering temperature:

T N ∼ 370 ^◦ C)\  ¦ ° ú l  M :ë  H s   [1]. Õ ª Q
 s  Qô  Ç l @ /

\

• ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦ BFO? /_  í ß –™ è ‘   o 
 Fe_  " é ¶    © œ I

(Fe ²⁺ /Fe ³⁺ ) 1 p x \  _ ô  Ç  H ¾ º[ O „  À Óü <  Œ •“ É r ï ß –À Ó ì  rF G

° ú

כ 1 p x“ É r BFO \  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨
 6 £ x6   x \   H  © œE  ÷ &“ ¦ e ” 



 [1–3].   " f BFO ? /_  í ß –™ è ‘   o  à º\  ¦ ×  ¦ # Œ ¾ º[ O 

„

 À Ó x 9  y © œÄ »„   : £ ¤$ í `  ¦ † ¾ Ó © œr v  9  H ƒ  ½ ¨ þ j   H ´ ú §s  s

À Ò# Qt “ ¦ e ”   [4–6].

· ú

¡\ " f• ¸ t & h Ù þ ¡1 p w s  BFO_   H ¾ º[ O „  À Ӎ  H r « Ñ ? / _

 í ß –™ è ‘   o 
 Fe_  s “ : r  © œI \  _ K  Ä »µ 1 Ï÷ &  H  כ Ü ¼

–

Ð ˜ Г ¦ ÷ &# Q e ” Ü ¼ 9, s   H  6 £ § õ  ° ú  “ É r   † < Ê ì ø Í6 £ xd ” Ü ¼

–

Ð
 è ­ q à º e ”   [6].

2Bi ^X _Bi + 3O ^X _O ⇔ 2V ⁰⁰⁰ _Bi + 3V ⁰⁰ _O + Bi 2 O 3 ↑ (1) 2Fe ^X _{F e} + O ^X _O ⇔ 2Fe ⁰ _{F e} + V ⁰⁰ _O + 1

2 O ₂ ↑ (2) (1) d ” “ É r \ P % ƒo  r \  Bi 2 O ₃ _  6 fµ 1 Ï\  _ K  q Û ¼Á ºÛ ¼ ‘  



o (V Bi ⁰⁰⁰ ) ü < í ß –™ è ‘   o (V O ⁰⁰ )  Ò q t$ í ÷ &  H ì ø Í6 £ xd ” s  9 (2)d ” “ É r …  ;s  F K5 Å q“   Fe_  " é ¶   +3\ " f +2– Ð

| ¨

c M : { 9 # Q± ú ˜ à º e ”   H ì ø Í6 £ x Ü ¼– Ð „    ˜ Ð © œ\  _ K  í ß –™ è

‘

  o (V o ⁰⁰ )  Ò q t$ í ÷ &  H  â Ä ºs  . 7 £ ¤, é ß –{ 9  © œ_ BFO\  ¦ ]

j› ¸½ + É M : s    † < Ê ì ø Í6 £ xd ”  (1), (2)\     í ß –™ è ‘   o 

Ò q

t$ í ÷ & 9 s X O >  Ò q t$ í  ) a í ß –™ è ‘   o   H  H ¾ º[ O  „  À Óü <



Œ

•“ É r ï ß –À Ó ì  rF G`  ¦  l r v   H Å Òכ ¹ " é ¶ “  s   ) a   [6]. þ j



 H, BFO ? /_  Bi
 Fe s “ : r { 9  Ò\  ¦ La, Nd, Cr, Mn, Ti

∗

E-mail: [email protected]

1 p

x _   Bž ÐÀ Ó
 …  ;s  F K5 Å q s “ : r[ þ t – Ð u  ¨ 8 Š r v €   í ß –™ è ‘  



o _  + þ A$ í `  ¦ ×  ¦{ 9  à º e ”    H ˜ Г ¦ e ”   [7–10]. s   

‰

&

³ © œ“ É r Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT) ~ à Ì} Œ •`  ¦ \ P % ƒo ½ + É M :\ • ¸ { 9 

#

Q
  H X < 6 fµ 1 Ï l  / 'î  r PbO – Ð “  K  Pb ‘   o ü < í ß –

™

è ‘   o  Ò q t$ í ÷ & 9 s [ þ t ‘   o  PZT_  : £ ¤$ í \   H

% ò

† ¾ Ó`  ¦ Å Ò>   ) a  .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H  o† < Æ 6   xÓ  o 7 £ x ‚ à ÌZ O Ü ¼– Ð í  H à ºô  Ç BiFeO 3

~ Ã

Ì} Œ •õ  BiFeO ³ _  Bi ³⁺ ü < Fe ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Dy ³⁺ s “ : r õ  Ni ²⁺
 Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ s “ : r Ü ¼– Ð 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç (Bi _0.9 Dy _0.1 ) (Fe 0.975 Ni 0.025 )O 3−δ , (Bi 0.9 Dy 0.1 )(Fe 0.975 Cr 0.025 )O 3 , (Bi 0.9 Dy 0.1 )(Fe 0.975 Ti 0.025 )O 3+δ ~ à Ì} Œ •`  ¦ Pt(111)/Ti /SiO ₂ /Si(100) l ó ø Í 0 A\  $ í  © œr &  s [ þ t ~ à Ì} Œ •_  u  ¨ 8 Š \ 



 É r ½ ¨› ¸ü < „  l & h  : £ ¤$ í    o\  ¦ 8 £ ¤& ñ , q “ § ì  r$ 3  % i 



.

II. ÷ m Ç] M ö U ê s0 n É



o† < Æ 6   xÓ  o 7 £ x ‚ à ÌZ O Ü ¼– Ð í  H à ºô  Ç BiFeO 3 (BFO) ~ Ã Ì }

Œ

•õ  BiFeO 3 _  Bi ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Dy ³⁺ – Ð u  ¨ 8 Š

“ ¦ Fe ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Ni ²⁺
 Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ s “ : r Ü

¼– Ð 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç (Bi 0.9 Dy 0.1 )(Fe 0.975 Ni 0.025 )O 3−δ

(BDFNi), (Bi 0.9 Dy 0.1 )(Fe 0.975 Cr 0.025 )O 3 (BDFCr), (Bi _0.9 Dy _0.1 )(Fe _0.975 Ti _0.025 )O _3+δ (BDFTi) ~ à Ì} Œ •`  ¦ Pt (111)/Ti/SiO 2 /Si(100) l ó ø Í 0 A\  $ í  © œr (   . ~ à Ì} Œ •

`

 ¦ ] j› ¸ l  0 Aô  Ç Ø  ¦ µ 1 Ï Ó ü t| 9 – Ѝ  H q Û ¼Á ºÛ ¼ | 9 í ß –% i  [Bi(NO ₃ ) ₃ ·5H ₂ O] õ  n Û ¼á Ԗ и o u | 9 í ß –% i  [Dy(NO ₃ )

3 ·5H 2 O], ^ o = | 9 í ß –% i  [Fe(NO ₃ ) 3 ·9H 2 O], m Ö 0 q | 9 í ß –% i  [Ni(NO 3 ) 2 ·6H 2 O], ß ¼2 Ÿ § | 9 í ß –% i  [Cr(NO 3 ) 3 ·9H 2 O], w  

³ o u s ™ èá Ԗ Ð; Ÿ ¤  s × ¼ [Ti[OCH(CH ³ ) 2 ] 4 ]\  ¦  6   x 

%

i “ ¦ 6   x B – Ѝ  H 2- B j: Ÿ ¤ r  \ ò ø Í`  ¦ [CH 3 OCH ₂ CH ₂ OH]

(2-Methoxyethanol; 2-MOE) õ  \  9 E $ ™ / å J o c + t [HOCH 2

CH 2 OH],  [ jh Ë : í ß – [CH ³ CO 2 H]`  ¦  6   x % i  .

40 ^◦ C _  Ó ü t×  æ „ ½ Ó\ " f 2-MOE ü < \  9 E $ ™ / å J o c + t`  ¦ [ O 

#

Q 30 ì  r 1 l x î ß – “ §ì ø Íô  Ç ™ D ¥ ½ + Ë 6   xÓ  o\  q Û ¼Á ºÛ ¼ | 9 í ß –

% i

(\ P % ƒo ½ + É M :_  6 fµ 1 Ï`  ¦ “ ¦ 9 # Œ 5 M% õ | ¾ Ó ' ‘ )

`

 ¦ 0 l q # Œ 30 ì  r 1 l x î ß –  r  “ §ì ø Í “ ¦ # Œl \   [ jh Ë : í ß –

`

 ¦ [ O # Q 30 ì  r ç ß –  8 “ §ì ø Í % i  . s  6   xÓ  o\  n Û ¼á Ô

–

и o u | 9 í ß –% i `  ¦ 0 l q # Œ 30 ì  r 1 l x î ß – “ §ì ø Íô  Ç Ê ê & ñ S X ‰ > 

>

í ß –  ) a m Ö 0 q | 9 í ß –% i s 
 ß ¼2 Ÿ § | 9 í ß –% i õ  ^ o = | 9 í ß –% i `  ¦ 30ì  r ç ß –  Ü ¼– Ð 0 l q # Œ 3r ç ß – 1 l x î ß – “ §ì ø Í # Œ 0.1 M 0 l x • ¸ _

 BDFNiü < BDFCr ~ à Ì} Œ • ] j› ¸6   x q Û ¼Á ºÛ ¼-n Û ¼á Ԗ и o u-

^ o

=-m Ö 0 q((Bi _0.9 Dy 0.1 )(Fe 0.975 Ni 0.025 )O 3−δ ) õ  q Û ¼Á ºÛ ¼- n

Û ¼á Ԗ и o u-^ o =-ß ¼2 Ÿ § ((Bi 0.9 Dy _0.1 )(Fe _0.975 Cr _0.025 )O ₃ 6   xÓ  o

`

 ¦ ] j› ¸ % i  . BDFTi ~ à Ì} Œ • ] j› ¸6   x q Û ¼Á ºÛ ¼-n Û ¼á Ô

–

и o u-^ o =-w  ³ o u ((Bi 0.9 Dy 0.1 )(Fe 0.975 Ti 0.025 )O 3+δ ) 6   xÓ  o

“ É

r w  ³ o u s ™ èá Ԗ Ð; Ÿ ¤  s × ¼ / B N l ×  æ _  í ß –™ èü < / å L  

>  ì ø Í6 £ x l  M :ë  H \  | 9 ™ è ì  r 0 Al _  / å J – ÐÚ Ô ~ à ÌÛ ¼ ? /

\

" f  Œ •\ O  % i   H X < “ §ì ø Í ×  æ“   2-MOEü <  [ j 9  [ j— : r [CH ₃ COCH ₂ COCH ₃ ] ™ D ¥ ½ + Ë 6   xÓ  o\  w  ³ o u s ™ èá Ԗ Ð; Ÿ ¤   s

× ¼\  ¦ 0 l q # Œ 0 A_  q Û ¼Á ºÛ ¼-n Û ¼á Ԗ и o u-^ o = 6   xÓ  o\  " f" f y

 b  # Qä ¼ 9 ] j› ¸ % i  . s X O >  ] j› ¸  ) a 6   xÓ  o[ þ t“ É r À Ò

&

ñ • ¸ ¸ n q$ í r †    6 £ § ~ à Ì} Œ • ] j› ¸6   x 6   xÓ  oÜ ¼– Ð  6   x % i  .

¢

¸ u  ¨ 8 Š ´ òõ \  ¦ q “ § ì  r$ 3  l  0 AK " f ° ú  “ É r ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð í  H Ã

ºô  Ç BFO ~ à Ì} Œ •6   x 6   xÓ  o• ¸ ] j› ¸ % i  .

]

j› ¸ô  Ç 6   xÓ  o`  ¦ s 6   x ô  Ç Û ¼— 2 ;  ïh A“ É r 3000 rpm \ " f 20œ í 1

l

x î ß – ”  ' Ÿ  % i   H X < s  ~ à Ì} Œ •`  ¦ 360 ^◦ C _  \ P ó ø Í 0 A\ " f 10ì  r 1

l

x î ß – | › ¸ # Œ Ä »l Ó ü t`  ¦ 7 £ x µ 1 Ïr (  “ ¦ s  õ & ñ `  ¦ 12  r ì ø Í 4

Ÿ

¤ % i  . s X O >  ] j› ¸  ) a ~ à Ì} Œ •_    & ñ  o\  ¦ 0 Aô  Ç \ P % ƒo 



 H : Ÿ x  © œ& h “   ~ ½ ÓZ O `  ¦ + ‹" f 550 ^◦ C _  | 9 ™ è ì  r 0 Al \ " f 30ì  r 1

l

x î ß – r ' Ÿ  % i  .

~ Ã

Ì} Œ •_    & ñ  o  © œI ü < ½ ¨› ¸, ³ ð€    © œI , ¿ ºa  1 p x`  ¦ › ' a ¹ 1 Ï

l  0 AK " f X-‚    r] X  © œu  (XRD, Rigaku, MiniFlex II) ü

<  ë ß – ì  rF  g l  (Raman spectroscopy, Jasco, NRS-3100), Å

Ò  „    ‰ & ³p  â (SEM, Tescan, MIRA II LMH)`  ¦   6

 

x % i  . ¢ ¸ ~ à Ì} Œ •_  „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 A # Œ s 

“

: r Û ¼( ' a A Z O Ü ¼– Ð 1.54 × 10 ⁻⁴ cm ² ß ¼l _  Ñ þ ˜F K(Pt)

„

 F G`  ¦ 7 £ x ‚ à Ìr &  » ¡ ¤„  l \  ¦ ë ß –[ þ t% 3  . s  » ¡ ¤„  l _  „  l 

&

h

 : £ ¤$ í “ É r y © œÄ »„  $ í 8 £ ¤& ñ  © œu (Radiant Technologies Inc., Precision LC) ü < LF e ” x ~  Û ¼ ì  r$ 3  © œu (HP 4132A), p 

™

è „  À Ó> (Keithly, 6517A)\  ¦ s 6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i  .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

Figure 1(a)   H 550 ^◦ C _  | 9 ™ è ì  r 0 Al \ " f 30ì  r 1 l x î ß – \ P 

%

ƒo ô  Ç í  H à ºô  Ç BiFeO 3 (BFO) ~ à Ì} Œ •õ  BiFeO ³ _  Bi ³⁺ ü <

Fe ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Dy ³⁺ ü < …  ;s  F K5 Å q Ni ²⁺
 Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ s “ : r Ü ¼– Ð 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç (Bi _0.9 Dy 0.1 ) (Fe 0.975 Ni 0.025 )

Fig. 1. X-ray diffraction patterns of (a) the BFO, BDFNi, BDFCr and BDFTi thin films and magnified patterns in the vicinity of (b) 2θ = 22.5 ^◦ and (c) 2θ = 32 ^◦ .

O 3−δ (BDFNi), (Bi 0.9 Dy 0.1 )(Fe 0.975 Cr 0.025 )O 3 (BD- FCr), (Bi _0.9 Dy _0.1 )(Fe _0.975 Ti _0.025 )O _3+δ (BDFTi) ~ à Ì} Œ •_  XRD 8 £ ¤& ñ   õ s  . Fig. 1(a)\  ¦ ˜ Ѐ   · ú ˜ à º e ” 1 p w s 

~ Ã

Ì} Œ • r « Ñ[ þ t“ É r # Q‹ "  » ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð & ñ § > =÷ &# Q e ” t   H · ú § t

ë ß – ¸ ú ˜   & ñ  o ÷ &# Q e ” Ü ¼ 9 BFO\  @ /ô  Ç JCPDS(#72- 2035) ü < q “ §ô  Ç   õ  ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô  © œ(phase)ë ß – › ' a ¹ 1 Ï

÷

&% 3 “ ¦ è  H \  ` (  H s   © œs 
 Ô  ¦í  HÓ ü t  © œ“ É r µ 1 Ï| ÷ &t  · ú §

€

Œ

¤ . ¢ ¸ Dy ³⁺ ü < Ni ²⁺ , Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ 1 p x Ü ¼– Ð { 9 Â Ò u  ¨ 8 Š 



8 • ¸ BFO _    & ñ ½ ¨› ¸\   H  H % ò † ¾ Ó`  ¦ p u t  · ú §€ Œ ¤ 



 H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . # Œl " f ‘H’– Ð ³ ðr ô  Ç  כ “ É r l ó ø Í Ü

¼– Ð  6   x ô  Ç Pt(111)/Ti/SiO ₂ /Si(100) \  _ ô  Ç  כ s  .

Fig. 1(b), (c)  H 2θ = 22.5 ^◦ ü < 32 ^◦   H ~ ½ Ó_  XRD 8 £ ¤& ñ    õ

\  ¦
  · p  כ Ü ¼– Ð Fig. 1(a)ü < 2(b)\  ¦ ˜ Ѐ   · ú ˜ à º e ” 1 p w s

 s  y Œ •• ¸   H ~ ½ Ó\ " f 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç ~ à Ì} Œ •\  @ /ô  Ç XRD Á º ]

((pattern)_  x ß ¼ & h s  “ ¦ y Œ • A á ¤ Ü ¼– Ð s 1 l x % i   H X < s 



Qô  Ç   õ   H BFO _  Bi ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦  Bž ÐÀ Ó " é ¶ ™ è– Ð u 

¨ 8

Š ô  Ç  â Ä º\  ™  ¥ y  ˜ Ðs   H  כ Ü ¼– Ð [11,12] s “ : r ì ø Ít 2 £ § s 



 É r s “ : r Ü ¼– Ð u  ¨ 8 Š † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹      © œÃ º    o # Œ 0 p x

€

 ^ ‰& ñ _  q d  ¦ # Q”   & ñ • ¸    o % i l  M :ë  H s  “ ¦ · ú ˜ 9 4

R e ”   [13]. Bi ³⁺ s “ : r õ  Dy ³⁺ s “ : r _  s “ : r ì ø Ít 2 £ §“ É r

12 C 0 A{ 9  M : y Œ •y Œ • 1.45 ˚ A õ  1.26 ˚ A s  9 6C 0 A{ 9  M : Fe ³⁺

Fig. 2. Raman scattering spectra with fitted curves (thick solid lines) and the decomposed active modes (thin solid lines) of the BFO, BDFNi, BDFCr and BDFTi thin films.

s

“ : r õ  Fe ²⁺ , Ni ²⁺ , Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ s “ : r _  s “ : r ì ø Ít 2 £ §“ É r y Œ • y

Œ

• 0.65 ˚ A, 0.78 ˚ A, 0.69 ˚ A, 0.62 ˚ A, 0.61 ˚ A s   [14]. s 



Qô  Ç   õ   H  ë ß – Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 õ  „  l & h  : £ ¤$ í \  % ò † ¾ Ó`  ¦ ×  ¦

 כ

s  “ ¦ \ V © œ  ) a  .



ë ß – ì  rF  gZ O “ É r é ß –Ò  o r  F  g`  ¦ r ¼ # \  › ¸  “ ¦ í ß –ê ø Í

÷

&# Q
š ¸  H 4 Ÿ ¤  ‚  _    © œ    o| ¾ Ó`  ¦ “ ¦ ì  r K 0 p x _  s ×  æ



r] X  ì  rF  g l – Ð 8 £ ¤& ñ # Œ Ó ü t| 9  ½ ¨› ¸ x 9  Ó ü t$ í `  ¦ ì  r$ 3    H

~

½ ÓZ O s  . Fig. 2  H z  ´“ : r \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç í  H à ºô  Ç BFOü < 1 l x r

 u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •[ þ t _   ë ß – Û ¼& 7 ˜ à

Ô! 3  8 £ ¤& ñ   õ s  9 8 £ ¤& ñ Å Ò à º # 3 0 A  H 100 cm ⁻¹ ∼ 800 cm ⁻¹ s % 3  . BFO  H R3c 0 p x€  ^ ‰& ñ   & ñ ½ ¨› ¸\  ¦ t  9 8

ú x 13(Γ = 4A 1 + 9E) > h_   ë ß –  Ö ¸$ í ~ ½ Ód ” (mode)`  ¦ t  9 [15] (111)~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð & Á ú ¢l  $ í  © œr †   BFO ~ à Ì} Œ •_   â Ä

º\   H  A ü < ° ú  “ É r 10 > h_  l ï  r ~ ½ Ód ” s  e ”   [16]. 7 £ ¤, 136, 168, 211 cm ⁻¹ \  e ”   H y © œô  Ç í ß –ê ø Í y © œ• ¸_  A 1 -1, A ₁ - 2, A 1 -3 ~ ½ Ód ” õ  425 cm ⁻¹ \  e ”   H  Å Ò €  •ô  Ç í ß –ê ø Í y © œ• ¸_  A 1 -4 ~ ½ Ód ” , Õ ªo “ ¦ 275, 335, 363, 456, 549, 597 cm ⁻¹ \ 

×

 æ ç ß – & ñ • ¸_  í ß –ê ø Í y © œ• ¸\  ¦ ° ú   H 6 > h_  E ~ ½ Ód ”  1 p x s  . s  [

þ

t l ï  r ~ ½ Ód ” [ þ t`  ¦ ‚ à Г ¦– Ð # Œ ‘ : r z  ´+ « >_  ~ à Ì} Œ • r « Ñ[ þ t

\

 @ /ô  Ç  ë ß – í ß –ê ø Í Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ ì  r$ 3  # Œ Õ ª   õ \  ¦ table 1 \ 
 Í Ç x . Table 1`  ¦ ˜ Ѐ   · ú ˜ à º e ” 1 p w s  í  H à ºô  Ç BFO _

 8 £ ¤& ñ   õ   H 0 A_  10> h l ï  r ~ ½ Ód ” õ   _  { 9 u    H    õ

\  ¦ ˜ Ð% i Ü ¼ 9 Dy ü < Ni, Cr, Ti– Ð 1 l x r  u  ¨ 8 Š r †   ~ à Ì} Œ • r

« Ñ\ " f  H y Œ • Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 _  [ jl 
 ”  1 l x à º €  •ç ß –    o

% i  . A 1 -1 ∼ A 1 -3 ~ ½ Ód ” õ  275 cm ⁻¹ _  E ~ ½ Ód ” “ É r Bi-O /

B

N Ä »   ½ + Ëõ  › ' aº  s  e ”  “ ¦ · ú ˜ 94 R e ” Ü ¼ 9 A ¹ -2 ü < A ¹ -3

~

½ Ód ” _  ”  1 l x à º “ ¦ ”  1 l x à º A á ¤ Ü ¼– Ð s 1 l x % i   H X < s   H Bi-O ü < Dy-O _    ½ + ˧ 4 s   Ø Ô“ ¦ Bi ³⁺ s “ : r { 9  Ò | 9 

|

¾ Óõ  s “ : r ì ø Ít 2 £ § s    É r Dy ³⁺ s “ : r Ü ¼– Ð u  ¨ 8 Š ÷ &# Q 0 p x€  

^

‰ ½ ¨› ¸_  q d  ¦ # Qf ” s     o % i l  M :ë  H s   [17,18]. s 

Fig. 3. SEM surface morphologies and cross-sectional micrographs of the BFO, BDFNi, BDFCr, and BDFTi thin films.

 

õ   H XRD 8 £ ¤& ñ   õ ü < { 9 u   9 s ü < q 5 p w ô  Ç   õ 

La ³⁺ ü < Mn ²⁺ – Ð { 9 Â Ò u  ¨ 8 Š ô  Ç BFO~ à Ì} Œ •\ " f• ¸ › ' a ¹ 1 Ï  ) a   [19].

Figure 3 “ É r 550 ^◦ C _  | 9 ™ è ì  r 0 Al \ " f 30 ì  r 1 l x î ß –

\ P

% ƒo ô  Ç í  H à ºô  Ç BFOü < 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€   p [ j½ ¨› ¸ü < é ß –€  `  ¦ Å Ò  „    ‰ & ³ p

 â Ü ¼– Ð › ' a ¹ 1 Ïô  Ç   õ s  . Fig. 3`  ¦ ˜ Ѐ   · ú ˜ à º e ” 1 p w s

 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •s    & ñ w n

(grain)_  ß ¼l  & t “ ¦ ~ à Ì} Œ •_  › ¸f ” s  u x 9 (dense)K 

”

   כ `  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3  .   & ñ w n _  ß ¼l     o  H „  l 

&

h

 : £ ¤$ í \  % ò † ¾ Ó`  ¦ Šҍ  H X <   & ñ w n _  ß ¼l  & t >  ÷ &€  

¾

º[ O  „  À Ó y Œ ™™ è  9 y © œÄ »„   : £ ¤$ í s  † ¾ Ó © œ  ) a    H ˜ Г ¦

 e ”   [20]. Õ ª QÙ ¼– Ð  Bž ÐÀ Ó s “ : r õ  …  ;s  F K5 Å q s “ : r Ü ¼

–

Ð 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •[ þ t _  „  l 

&

h

 : £ ¤$ í s  † ¾ Ó © œ | ¨ c  כ s   \ V © œ  ) a  . ~ à Ì} Œ •_  é ß –€    ”  Ü ¼

–

РÒ'  í  H à ºô  Ç BFO ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa   H €  • 300 nm s % 3 Ü ¼ 9 1

l

x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •“ É r €  • 400 nm

¿

ºa – Ð ~ à Ì} Œ •s  $ í  © œ % i 6 £ §`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  .

í

 H à ºô  Ç BFO ~ à Ì} Œ •õ  1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •_  y © œÄ »„   : £ ¤$ í `  ¦ · ú ˜ ˜ Ðl  0 AK " f „  l  ì  r F G-„  l  © œ (P − E) s § 4  / B G‚  `  ¦ Å Ò à º 10 kHz\ " f 8 £ ¤

&

ñ % i Ü ¼ 9 Õ ª   õ \  ¦ Fig. 4 \ 
 ? /% 3  . 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô

 Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ • [ þ t“ É r í  H à ºô  Ç BFO ~ à Ì} Œ •

˜

Ð  † ¾ Ó © œ  ) a y © œÄ »„   : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð% i   H X < í  H à ºô  Ç BFO ~ à Ì} Œ •

“ É

r ü @Â Ò „  l  © œs  1066 kV/cm { 9  M : ï ß –À Ó ì  rF G(2P r ) õ 

†

½ ӄ  l  © œ(2E c ) ° ú כs  y Œ •y Œ • 28 µC/cm ² õ  1376 kV/cm s 

%

i Ü ¼ 9 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ •[ þ t“ É r ü

@Â Ò „  l  © œs  1000 kV/cm { 9  M : 2P r õ  2E c ° ú כs  y Œ •y Œ •

Table 1. Peak position of Raman modes observed for the BFO, BDFNi, BDFCr and BLFTi thin films at room temperature. Peak data from other study are also given along with their mode assignments.

Assigned modes or frequencies (cm

⁻¹

)

A

1

-1 A

1

-2 A

1

-3 E-2 E-3 E-5 E-6 A

1

-4 E-7 E-8 E-9

ref. 16 136 168 211 - 275 335 363 425 456 549 597

BFO 147 168 216 256 287 337 - - 469 517 607

BDFNi - 170 217 - 274 332 - - - 494 614

BDFCr - 170 218 - 275 335 - - - 495 618

BDFTi - 170 217 - 275 334 - - - 491 615

Fig. 4. Polarization-electric field (P −E) hysteresis loops of the BFO, BDFNi, BDFCr, and BDFTi thin films.

38 µC/cm ² õ  937 kV/cm, 36 µC/cm ² õ  954 kV/cm, 49 µC/cm ² õ  1070 kV/cm s % 3  .

· ú

¡\ " f• ¸ t & h  % i 1 p w s  BFO ~ à Ì} Œ •_   H ¾ º[ O  „  À Ó ë  H ]

j  H ì ø Í× ¼r  K   K   ½ + É ë  H ] js  9 P −E s § 4 / B G‚   8 £ ¤& ñ

 

õ \  ¦ ˜ Ѐ   1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ • [

þ

t“ É r í  H à ºô  Ç BFO ~ à Ì} Œ • ˜ Ð  ¾ º[ O  „  À Ó  Œ •`  ¦  כ s  “ ¦

\

V © œ÷ &% 3 Ü ¼ 9 s \  ¦ S X ‰ “   l  0 AK " f ü @Â Ò „  l  © œ_    



o\    É r ¾ º[ O  „  À Ó x 9 • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . Fig. 5(a)  H í  H Ã

ºô  Ç BFO~ à Ì} Œ •õ  1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi

~ Ã

Ì} Œ •[ þ t _  ü @Â Ò „  l  © œ\    É r ¾ º[ O  „  À Ó x 9 • ¸_     o\  ¦ 8

£ ¤& ñ ô  Ç   õ s  . ü @Â Ò „  l  © œs  100 kV/cm{ 9  M : í  H à º ô

 Ç BFO ~ à Ì} Œ •õ  1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ Ã Ì }

Œ

•_  ¾ º[ O  „  À Ó x 9 • ¸  H y Œ •y Œ • 2.58 × 10 ⁻³ A/cm ² , 8.62 × 10 ⁻⁵ A/cm ² , 1.91 × 10 ⁻⁵ A/cm ² , 5.71 × 10 ⁻⁵ A/cm ² – Ð 1

l

x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç ~ à Ì} Œ •[ þ t s  2 " é ¶ & ñ • ¸  Œ •“ É r „  À Ó x 9 • ¸ ° ú כ`  ¦

˜

Ð% i  . s % ƒ! 3  Bi ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Dy ³⁺ s “ : r Ü ¼– Ð u  ¨ 8 Š 

“

¦ Fe ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Ni ²⁺
 Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ s “ : r Ü ¼– Ð 1 l x r  u

 ¨ 8 Š ô  Ç ~ à Ì} Œ • r « Ñ_  ¾ º[ O  „  À Ó x 9 • ¸ í  H à ºô  Ç BFO ~ à Ì} Œ •

˜

Ð   Œ •“ É r ° ú כ`  ¦ ˜ Ðs   H  כ “ É r ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€   p [ j½ ¨› ¸ › ' a ¹ 1 Ï

 

õ ü < P − E s § 4  / B G‚   8 £ ¤& ñ   õ – РÒ'  \ V © œô  Ç  כ õ 

Fig. 5. (a) Leakage current density-electric field (J − E) curves of the BFO, BDFNi, BDFCr, and BDFTi thin films. (b) Leakage current density versus electric field in a logarithmic scale of the BFO, BDFNi, BDFCr, and BDFTi thin films.

{ 9

u ô  Ç . ¢ ¸  ë ß – Û ¼& 7 ˜à Ô! 3  ì  r$ 3    õ , Bi-O   ½ + ˧ 4  ˜ Ð



 Dy-O   ½ + ˧ 4 s  y © œK  \ P % ƒo  õ & ñ \ " f µ 1 ÏÒ q t >  ÷ &  H q

Û ¼Á ºÛ ¼ 6 fµ 1 Ï\  _ ô  Ç q Û ¼Á ºÛ ¼ ‘   o  y Œ ™™ è # Œ ¾ º [ O

 „  À Ó x 9 • ¸  Œ • & ’ `  ¦  כ s   \ V © œ  ) a  . ¢ ¸ô  Ç Fe ³⁺ s 

“

: r { 9  Ò\  ¦ u  ¨ 8 Š ô  Ç Ni ²⁺ , Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ s “ : r[ þ t“ É r ¾ º[ O  „  À Ó x 9

• ¸\  y Œ •l    É r % ò † ¾ Ó`  ¦ p u   H X < (i) Fe ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Ni ²⁺ s “ : r Ü ¼– Ð u  ¨ 8 Š ô  Ç  â Ä º, í ß –™ è ‘   o ü < Fe ³⁺ \  ¦ u  ¨ 8 Š ô

 Ç Ni ²⁺    ½ + Ë # Œ (2Ni ⁰ F e - V¨ o)\  ¦ + þ A$ í >  ÷ &# Q í ß –

™

è ‘   o \  _ ô  Ç ¾ º[ O  „  À Ó\  ¦ y Œ ™™ èr ~  ´  כ s   \ V © œ÷ &

9, (ii) Fe ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Cr ³⁺ s “ : r Ü ¼– Ð u  ¨ 8 Š ô  Ç  â Ä º\ 



 H u  ¨ 8 Š ) a Cr ³⁺ s “ : r s  BFO? /_  í ß –™ è ¼ 1 π  ^ ‰\  ¦ î ß –& ñ  o r

†   “ ¦ · ú ˜ 94 R e ” # Q Fe ²⁺ s “ : r _  + þ A$ í s  % 3 ] j÷ &“ ¦  

Fig. 6. Dielectric constant and dielectric loss of the BFO, BDFNi, BDFCr, and BDFTi thin films.



" f í ß –™ è ‘   o  à º\  ¦ y Œ ™™ èr &  ¾ º[ O  „  À Ó y Œ ™™ è½ + É  כ s

  \ V © œ  ) a  . Õ ªo “ ¦ (iii) Fe ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Ti ⁴⁺ s “ : r Ü

¼– Ð u  ¨ 8 Š ô  Ç  â Ä º\   H ' ‘ ô  Ç Ti ⁴⁺ s “ : r s  BFO ~ à Ì} Œ • ? / { 9

Â Ò ” > r F    H Fe ²⁺ s “ : r _  „   \  ¦ ˜ Ð © œ # Œ ¾ º[ O  „  À Ó

\

 ¦ y Œ ™™ è½ + É  כ s   \ V © œ  ) a   [10,21–23].

`

…– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú   H í ß – oÓ ü t \  @ /ô  Ç „  l  „  

•

¸ ‰ & ³ © œ“ É r # Œ Q t  „  l  „  • ¸ B j& m 7 £ § \  _ K " f [ O " î

÷ &  H X < [9], Fig. 5(b)  H í  H à ºô  Ç BFO ~ à Ì} Œ •õ  1 l x r  u  ¨ 8 Š ô

 Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ • r « Ñ\  @ /ô  Ç ü @Â Ò „  l 



© œ\    É r ¾ º[ O  „  À Ó x 9 • ¸_     o\  ¦ log-log – Ð Õ ª 2 ;  כ s

 . Fig. 5(b)\ " f S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” 1 p w s  8 £ ¤& ñ „  l  © œ % ò % i 

\

" f — ¸Ž  H ~ à Ì} Œ • r « Ñ[ þ t _  ¾ º[ O  „  À Ó x 9 • ¸ ü @Â Ò „  l  © œ

\

    ‚  + þ A& h Ü ¼– Ð 7 £ x  # Œ l Ö  ¦ l  €  • 1s  H † d`  ¦ S X ‰

“

 ½ + É Ã º e ” % 3   H X < s   H  6 £ § d ” \  _ K " f s  „  l  © œ % ò

%

i \ " f „  l  „  • ¸ B j& m 7 £ § s  „  + þ A& h “   Ohmic „  • ¸e ” 

`

 ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3   [24].

J = eµN e E

#

Œl " f e  H „   _  „   , µ  H  Ä » î  r ì ø Í _  s 1 l x • ¸, N e   H \ P & h Ü ¼– Ð # Œl   ) a „   _  x 9 • ¸s  9 E  H K ”   „   l

 © œs  .

Figure 6“ É r 10 ² ∼ 10 ⁶ Hz _  Å Ò à º % ò % i \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç Å

Ò à º    o\    É r Ä »„  Ö  ¦ õ  Ä »„   ’ < Hz  ´_     o\  ¦
 



· p  כ s  9  © œ“ : r \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç  כ s  . Fig. 6 `  ¦ ˜ Ѐ   Å Ò  Ã

º 7 £ x † < Ê\     Ä »„  Ö  ¦ s  & h & h  y Œ ™™ è† < Ê`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”

% 3  . Å Ò à º 10 ³ Hz{ 9  M : í  H à ºô  Ç BFOü < 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô

 Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ • r « Ñ_  Ä »„  Ö  ¦“ É r y Œ •y Œ • 121 õ  130, 145, 124 s % 3 Ü ¼ 9, ° ú  “ É r Å Ò à º\ " f Ä »„   ’ < H z 

´“ É r y Œ •y Œ • 0.049õ  0.042, 0.039, 0.043s % 3  .

s

 © œ\ " f S X ‰ “   % i 1 p w s  Dy ³⁺ s “ : r õ  Ni ²⁺
 Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ s “ : r Ü ¼– Ð 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BFO ~ à Ì} Œ •\ " f ¾ º[ O  „  À Ó

x 9

• ¸  Œ • t “ ¦ ï ß –À Ó ì  rF G ° ú כs  & t  9 † ½ ӄ  l  © œ ° ú כs 



Œ

• t   H 1 p x y © œÄ »„   : £ ¤$ í s  † ¾ Ó © œ÷ &  H  כ `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” 

%

3  . s % ƒ! 3  1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç BDFNi, BDFCr, BDFTi ~ à Ì} Œ • s

 a % ~“ É r „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs   H  כ “ É r u  ¨ 8 Š \  _ K " f   

&

ñ w n _  ß ¼l  & t   H 1 p x p [ j ½ ¨› ¸\     o e ” % 3 Ü ¼ 9 u

 ¨ 8 Š \  _ K  í ß –™ è ‘   o _  à º y Œ ™™ è % i l  M :ë  H s   [25]. s   H u  ¨ 8 Š ) a PbTiO ₃
 Bi 4 Ti ₃ O ₁₂ , SrBi ₄ Ti ₄ O ₁₅ ~ Ã Ì }

Œ

•\ " f a % ~“ É r y © œÄ »„   : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs   H  כ õ  ° ú  “ É r   õ   Ò q t y

Œ

•  ) a   [26–28].   " f BiFeO 3 ? /_  Bi ³⁺ s “ : r õ  Fe ³⁺

s

“ : r { 9  Ò\  ¦  Bž ÐÀ Ó " é ¶ ™ è
 …  ;s  F K5 Å q " é ¶ ™ è[ þ t – Ð u  ¨ 8 Š 



 H  כ “ É r í ß –™ è ‘   o  à º\  ¦ y Œ ™™ èr &  BiFeO 3 _  : £ ¤$ í `  ¦ † ¾ Ó



© œr ~  ´ à º e ”   H a % ~“ É r ~ ½ ÓZ O s  | ¨ c à º e ” Ü ¼ 9 s \  @ /ô  Ç  8

´ ú

§“ É r ƒ  ½ ¨ € 9 כ ¹  “ ¦ ‘ : r  .

IV. + s Ç Â ] Ø



o† < Æ 6   xÓ  o 7 £ x ‚ à ÌZ O Ü ¼– Ð Pt(111)/Ti/SiO ² /Si(100) l  ó ø

Í 0 A\  í  H à ºô  Ç BiFeO ₃ (BFO) ~ à Ì} Œ •õ  BiFeO ³ ? / _

 Bi ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Dy ³⁺ s “ : r Ü ¼– Ð u  ¨ 8 Š “ ¦ Fe ³⁺ s “ : r { 9  Ò\  ¦ Ni ²⁺
 Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ s “ : r Ü ¼– Ð 1

l

x r  u  ¨ 8 Š r †   (Bi 0.9 Dy 0.1 )(Fe 0.975 Ni 0.025 )O 3−δ

(BDFNi), (Bi 0.9 Dy 0.1 )(Fe 0.975 Cr 0.025 )O 3 (BDFCr), (Bi _0.9 Dy _0.1 )(Fe _0.975 Ti _0.025 )O _3+δ (BDFTi) ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œ r

&  550 ^◦ C | 9 ™ è ì  r 0 Al \ " f 30ì  r 1 l x î ß – \ P % ƒo  % i  .

XRD 8 £ ¤& ñ   õ , s   © œs 
 Ô  ¦í  HÓ ü t  © œs  \ O   H ~ à Ì} Œ •s  + þ

A$ í ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3 Ü ¼ 9 1 l x r  u  ¨ 8 Š ô  Ç ~ à Ì} Œ •_ 

 

& ñ w n s  í  H à ºô  Ç BiFeO ₃ ~ à Ì} Œ •\  q K  & & ’ Ü ¼ 9 ~ à Ì} Œ • › ¸ f ”

s   8 u x 9 K  t “ ¦ ç  H{ 9 K  ”    כ `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  .

1 l

x r  u  ¨ 8 Š ) a ~ à Ì} Œ • (BDFNi, BDFCr, BDFTi)“ É r í  H à ºô  Ç BFO ~ à Ì} Œ •\  q K  ß ¼>  † ¾ Ó © œ  ) a „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð% i   H X <, s

  H u  ¨ 8 Š \  _ K    & ñ w n _  ß ¼l  1 p x p [ j ½ ¨› ¸    o 

%

i “ ¦ q Û ¼Á ºÛ ¼ ‘   o 
 Fe ²⁺ s “ : r, í ß –™ è ‘   o  1 p x õ 

° ú

 “ É r  o† < Æ& h    † < Ês  y Œ ™™ è % i l  M :ë  H s  “ ¦ ˜ Ð# Œ”   .

P

c p 8 ý ò k >

s

  7 Hë  H“ É r 2011 - 2012¸  • ¸ ‚ ½ Ó" é ¶ @ /† < Ɠ § ƒ  ½ ¨q \  _  

#

Œ ƒ  ½ ¨÷ &% 3 6 £ §.

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] Y.-H. Lee, J.-M. Wu, Y.-L. Chueh and L.-J. Chou,

Appl. Phys. Lett. 87, 172901 (2005).

[2] W. Eerenstein, F. D. Morrison, J. Dho, M. G.

Blamire, J. F. Scott and N. D. Mathur, Science 307, 1203 (2005).

[3] J. Wang, J. B. Neaton, H. Zheng, V. Nagarajan, S.

B. Ogale, B. Liu, D. Viehland, V. Vaithyanathan, D. G. Schlom, U. V. Waghmare, N. A. Spaldin, K.

M. Rabe, M. Wuttig and R. Ramesh, Science 299, 1719 (2003).

[4] S. U. Lee, S. S. Kim, H. K. Jo, M. H. Park, J. W.

Kim and A. S. Bhalla, J. Appl. Phys. 102, 044107 (2007).

[5] M. Kumar and K. L. Yadav, J. Appl. Phys. 100, 074111 (2006).

[6] G. L. Yuan and S. W. Or, J. Appl. Phys. 100, 024109 (2006).

[7] X. Qi, J. Dho, R. Tomov, M. G. Blamire and J. L.

MacManus-Driscoll, Appl. Phys. Lett. 86, 062903 (2005).

[8] V. R. Palkar, J. John and R. Pinto, Appl. Phys.

Lett. 80, 1628 (2002).

[9] C. Wang, M. Takahashi, H. Fujino, X. Zhao, E.

Kume, T. Horiuchi and S. Sakai, J. Appl. Phys. 99, 054104 (2006).

[10] J. K. Kim, S. S. Kim, W. J. Kim, A. S. Bhalla and R. Guo, Appl. Phys. Lett. 88, 132901 (2006).

[11] S. K. Singh, K. Maruyama and H. Ishiwara, Appl.

Phys. Lett. 91, 112913 (2007).

[12] E. J. Choi, S. S. Kim, J. W. Kim, M. H. Park, H.

K. Cho, W. J. Kim, S. W. Yi, D. S Yoo and J. K.

Chung, J. K. Phys. Soc. 51, S138 (2007).

[13] C. Wang, M. Takahashi, H. Fujino, X. Zhao, E.

Kume, T. Horiuchi and S. Sakai, J. Appl. Phys. 99, 054104 (2005).

[14] R. D. Shannon, Acta Cryst. A 32, 751(1976).

[15] M. K. Singh, H. M. Jang, S. Ryu and M.-H. Jo, Appl. Phys. Lett. 88, 042907 (2006).

[16] Y. Yang, J. Y. Sun, K. Zhu, Y. L. Liu and L. Wan, J. Appl. Phys. 103, 093532 (2008).

[17] G. D. Hu, X. Cheng, W. B. Wu and C. H. Yang, Appl. Phys. Lett. 91, 232909 (2007).

[18] M. A. Lampert, Phys. Rev. 103, 1648 (1956).

[19] Y. Wang and C.-W. Nan, J. Appl. Phys. 103, 114104 (2008).

[20] T. G. Ha, S. S. Kim, W. -J. Kim and J. K. Kim. Sae Mulli 52, 339 (2006).

[21] G. D. Hu, S. H. Fan, C. H. Yang and W. B. Wu, Appl. Phys. Lett. 92, 192905 (2008).

[22] T. Nozaki, K. Hayashi and T. Kajitani, J. Electron.

Mater. 39, 1798 (2010).

[23] L. Hongria, L. Zulib, L. Xiaolua and Y. Kailuna, Physica B 400, 252 (2007).

[24] M. N. Iliev, M. V. Abrashev, J. Laverdi´ ere, S. Jandl, M. M. Gospodinov, Y.-Q. Wang and Y.-Y. Sun, Phys. Rev. B 73, 064302 (2006).

[25] H. K. Jo, S. S. Kim and D. Do, J. Sol-Gel Sci.

Techno. 49, 336 (2009).

[26] D. Do, J. W. Kim, S. S. Kim and A. S. Bhalla, Integr. Ferroelectrics 105, 66 (2009).

[27] K. Ueda, H. Tabata and T. Kawai, Appl. Phys. Lett.

75, 555 (1999).

[28] S. Gupta, A. Garg, D. C. Agrawal, S. Bhattacharjee

and D. Pandey, J. Appl. Phys. 105, 014101 (2009).