BiFeO₃薄膜磁性和光学特性研究综述

A Review on Magnetic and Optical Properties of BiFeO₃ Films

摘要: 本文综述了国内外对BiFeO₃薄膜磁性和光学特性方面的研究进展，阐述了不同种制备方法和掺杂的种类，以及A位、B位和AB位共掺杂和制备条件与工艺对BiFeO₃薄膜磁性和光学禁带宽度产生的影响。研究结果表明，A位掺杂可抑制螺旋磁结构且增大自旋倾斜角度，从而提高BiFeO₃薄膜的磁性。然而，B位掺杂，可畸变结构和抑制螺旋自旋结构，从而使薄膜磁性增强。对于光学性质而言，A位掺杂可增强能隙中局域态，增大了带隙中的导带边缘，最终导致禁带宽度的减小。反而，B位和AB共掺杂，导致费米能级进入导带中，从而引起光学禁带宽度的变大。依据这些结果文章最后展望了BiFeO₃薄膜磁性与光学特性方面今后的研究和发展趋势。

Abstract: In this paper, we reviewed the research progress of magnetic and optical properties of BiFeO₃ thin films, and illustrated the different kinds of fabrication methods and the variety of doping conditions, as well as the impact of the A-site, B-site and AB-site co-doping and preparation conditions, technics on the enhancing the magnetic properties and reducing the optical band gap of BiFeO₃ thin film. Research works indicate that, A site doping can suppress spin cycloid and increase the angle of spin orientation; as a result it enhances the magnetic property of BiFeO₃. In contrast, B site doping leads to structural transition and suppressing of spin cycloid, which enhances magnetic property of the film. For the optical property, A site doping can reduce the optical band gap as result of local states created in the energy gap which could enlarge the edge of the band gap. However, B site, and AB site co-doping lead to increment of the optical band gap which can be attributed as Fermi energy level increment in the conduction band. According to these results, the future research and development trend of the magnetic and optical properties of BiFeO₃ thin films are prospected.

1. 引言

多铁性材料的概念最早是在1994年由瑞士日内瓦大学的Schmid教授提出的 [1] 。所谓的多铁性材料是指在铁电性，铁磁性和铁弹性这些性质中在某个温度范围内同时表现出两种或者两种以上性质的多功能材料。由于铁弹性一般伴随着铁电性而出现，通常忽略不提。因此，多铁性材料也称为磁电材料。这种材料具有磁场诱导产生铁电极化，电场诱导产生磁极化的性质，称为磁电效应 [2] 。研究一直很火的单相多铁性材料BiFeO₃ (简称BFO)，因结构参数有序而导致在室温下同时存在铁电有序和反铁磁有序的特性，其还拥有较大的铁电极化(Pr = 100 μC/cm²)，较小的禁带宽度(2.3~2.7 eV) [3] [4] [5] 以及较高的铁电居里温度(T_C = 1103 K)和反铁磁奈尔温度(T_N = 643 K) [6] [7] 。这些特殊性质使其在高密度，低功耗，非挥发新型传感器，多态磁电存储器，自旋电子学和光电器件等方面有重要的应用前景 [8] [9] [10] [11] [12] 。目前还发现其具有较高的光催化性质，使其成为符合现在绿色清洁要求的新型材料 [13] 。有报道指出BFO薄膜比其块体具有更高的自发极化，有独特而优异的性能 [14] 。但是在制备BFO薄膜的过程中，部分Fe³⁺向Fe²⁺转变并且由于铋元素的熔点较低容易挥发，产生大量的氧空位，造成漏电流较大，降低了其光电转换效率以及剩余极化强度 [15] [16] [17] 。其次BFO薄膜本身具有的较低电阻率，较低的介电常数 [7] [18] 和室温下弱的磁性以及较少的光吸收率等性质使其实际应用受到极大的限制 [19] 。为此，国内外研究学者尝试使用不同的制备方法以及改善制备的工艺条件，工艺参数和进行各位离子掺杂等措施。各种方法都有其特殊之处。本文主要是对提高BiFeO₃薄膜弱的室温磁性以及减小其光学禁带宽度方面的研究现状进行了综述，并提出了即将要开展的研究工作。

2. BiFeO₃薄膜制备方法

BFO薄膜的制备方法主要分为物理沉积方法和化学沉积方法。物理沉积方法主要是指磁控溅射法，脉冲激光沉积法和分子束外延法等。化学沉积方法有：化学气相沉积法，金属有机物分解法，溶胶–凝胶法和水热法等。下面简单介绍这几种方法中使用的较广泛的3中制备方法。

2.1. 磁控溅射法

磁控溅射技术可制备超硬膜，超导薄膜，磁性薄膜，光学薄膜以及各种具有特殊功能的薄膜等，有非常广泛的应用。磁控溅射法用磁场来束缚电子，延长其运动轨迹，以提高电子对气体的电离效率。图1为磁控溅射法基本原理平面示意图 [20] 。该方法具有：1) 容易获得大面积薄膜；2) 低能溅射，沉积温度低，易于集成，工艺兼容；3) 制备的薄膜结晶性好，可获得外延单晶膜等优点。可以通过优化磁控溅射的工艺参数来获得更高质量的BFO薄膜。Zheng [21] 等人用磁控溅射法制备出了剩余极化强度为72 μC/cm²，漏电流约为10⁻⁵ A/cm²，矫顽电场为386 kV/cm的较高质量的BFO薄膜。但是，该方法具有设备昂贵，溅射过程中各组分的挥发性差别大，膜和靶材的成分有偏差等缺点。

2.2. 脉冲激光沉积法

脉冲激光沉积法(Pulsed Laser Deposition, PLD)是用高功率脉冲激光束聚焦照射靶材料表面，使待沉积材料汽化，电离，产生高温高压等离子体，沉积在衬底上形成薄膜。其优点有：1) 薄膜各组分易于控制；2) 沉积速率较快；3) 薄膜和靶材的化学计量较一致；4) 制备单晶膜等。Wang J [22] 等用该方法制备了BFO薄膜，室温下，BFO薄膜的剩余极化为55 μC/cm²，饱和磁化强度为150 emu/cm³，压电常数为70 pm/V，表明了其具有优异的铁电性能，铁磁性能和压电性能。该方法的缺点是：1) 较难制备大面积薄膜；2) 膜均匀性不太好；3) 设备昂贵。

2.3. 溶胶–凝胶法

溶胶–凝胶法制备BFO薄膜就是先把需要的化合物在合适的溶剂中溶解并加少量的添加剂，陈化形成均匀的溶胶，再用匀胶机把胶体均匀的旋涂在基片上，经过水解，聚合反应形成凝胶，然后进行预热和退火处理得到所需厚度的薄膜。是目前用的较多也是较为简单的方法。优点：1) 成本低，操作简单；2) 化学计量比易于控制，进行掺杂容易；3) 能大面积做薄膜。缺点是：1) 膜均匀性差；2) 不好制备外延膜和单晶膜。

Figure 1. The schematic diagram of magnetron sputtering principle [20]

图1. 磁控溅射原理平面图 [20]

3. BiFeO₃薄膜磁性的研究

对于结构参数有序的钙钛矿结构的BFO来说，根据掺杂的位置不同，可以分为A位掺杂，B位掺杂和AB位共掺。A位掺杂指的是取代三价Bi离子，目前对BFO进行A位掺杂的研究主要是代替稀土掺杂元素如La，Nd，Eu，Gd等。因为稀土元素与Bi的化合价相同，且离子半径相近，这样就能比较容易取代Bi离子，抑制Bi的挥发，减少氧空位的产生，从而减少漏电流 [8] 。同时，A位掺杂元素通过破坏BFO薄膜的空间调制的螺旋型自旋结构来增强其室温磁性。占据B位的掺杂一般用与三价铁化合价相同的磁性离子如Mn，Cr等。主要是通过抑制铁价态的波动来减少漏电流以及增强磁性 [8] 。因为A，B位单掺有时候会存在一定的缺陷，所以用AB位共掺得到更好的改性效果。

随着各种制备技术的完善与衬底的改善，BFO薄膜中存在的大的漏电流也基本解决，然而BFO薄膜在室温下弱的磁性到目前还没得到较大的改善，还没达到商业应用的要求 [14] 。刚开始各学者认为BFO是简单的G型反铁磁结构，相邻的两个(111)面内的磁矩排列是反平行的，如图2(a)所示 [2] ，构成反铁磁耦合。但是由于Dzyaloshinskii-Moriya(DM)效应 [23] [24] 使反铁磁子晶格会发生倾斜，从而产生了弱铁磁性，如图2(b)所示 [2] 。后来Sosnowska [25] [26] 等发现：BFO并非是简单的G型反铁磁结构，而是呈现一种空间调制的螺旋磁结构，其周期约为62 nm。这种结构使得各离子的磁矩相抵消，宏观上也只表现出非常弱的室温磁性。要是能合成出结构尺寸小于此值的薄膜就能使BFO薄膜的磁性进一步增大。就此问题，国内外不少研究小组尝试着改善制备方法与工艺以及进行离子掺杂等，发现进行离子掺杂可以得到较好的效果。

进行A位掺杂：Lee [27] 等在研究La掺杂的BFO时发现，随着La的掺入BFO薄膜室温下弱磁性逐渐地变大，饱和磁化强度从2.5 emu/cm³增加到了3.2 emu/cm³，但比Lazenka [28] 等得到的Bi_0.5La_0.5FeO₃薄膜的饱和磁化强度(7 emu/cm³)小。Lee等将BFO材料宏观磁性的增加归因于Fe²⁺的形成，螺旋形自旋结构的抑制和倾斜角度的增加。Anthonyraj [29] 和Zhai [30] 等分别在研究Sm和Tb掺杂的Bi_1-xSm_xFeO₃薄膜和Bi_1-xTb_xFeO₃薄膜时也发现薄膜的饱和磁化强度随着掺杂元素含量的增加而增加，同时得到了增加的剩余极化强度。对此Anthonyraj等解释为薄膜中减小的杂项和增强了的结晶度使得剩余极化强度也一起增加。崔金玉 [31] 等的Bi_0.9Ce_0.1FeO₃薄膜得到的饱和磁化强度为3.4 emu/cm³。Li [32] 等通过制备Eu

(a) (b)

Figure 2. Magnetic origin of BiFeO₃; (a) Without DM effect; (b) With DM effect [2]

图2. BiFeO₃的磁性起源；(a) 不考虑DM效应；(b) 考虑DM效应 [2]

掺杂的BFO薄膜，使饱和磁化强度从未掺杂的1.4 emu/cm³增加到了2.5 emu/cm³。而用同样的掺杂元素，Fu [33] 等采用溶胶–凝胶法(Sol-gel)在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备的Bi_0.85Eu_0.15FeO₃薄膜在测试频率为1 MHz时，测出其介电常数和饱和磁化强度分别为80和26.2 emu/cm³。这比在同样的制备方法下Gao [34] 等得到的纯的BFO薄膜的饱和磁化强度(约为15 emu/cm³)大。这可能是Eu³⁺取代Bi³⁺引起了晶体结构的畸变，抑制螺旋磁结构，且薄膜中的氧空位会增大自旋倾斜角度，从而提高薄膜的磁性。通过Nd掺杂Yuan [35] 等得到的BFO薄膜的饱和磁化强度值为9.5 emu/cm³。同样用溶胶–凝胶法和相同的衬底郭冬云 [36] 等制备出来的Bi_0.85Nd_0.15FeO₃薄膜的饱和磁化强度增加到了44.8 emu/cm³。

进行B位离子掺杂：作为磁性离子，用(Mn³⁺, Cr³⁺, Co³⁺)等元素替代B位上的Fe³⁺离子使得薄膜的磁性进一步的增强。赵小群 [37] 等得到的Mn离子掺杂的薄膜的饱和磁化强度(M_s)约为20.2 emu/cm³，矫顽场H_c约为100 Oe，饱和磁化强度和矫顽场与Bi_0.9La_0.1Fe_0.95Mn_0.05O₃薄膜的类似 [38] 。Liu [39] 等在研究Zn掺杂的BiFe_1-xZn_xO₃(x = 0, 0.03, 0.06, 0.09)薄膜时得到未掺杂和不同掺杂含量的薄膜的饱和磁化强度分别为0.25，1.22，1.56和2.87 emu/cm³。M_s随着Zn含量的增加而增加的，一直增加的磁性可能是Zn掺杂带来更多的结构畸变和抑制的螺旋自旋结构。但是Sharma [40] 等在研究Cr掺杂的薄膜时发现，掺杂薄膜的M_s是随着掺杂含量的增加先是增大后减小的。他们得到的M_s分别为26，28，60和39 emu/cm³。他们分析磁性先增强的原因可能是Fe³⁺离子的e_g电子和Cr³⁺离子的t_2g电子之间的铁磁相互作用使得磁性猛增 [41] ，而后面又减小是因为掺杂含量太高会影响薄膜的纯度以及结晶度的原因。图3是刘开通 [42] 等得到的纯相和Ni掺杂的BFO薄膜的磁滞回线，与纯相薄膜相比Ni掺杂薄膜有较大的磁化强度。从插图中可看出未掺杂BFO薄膜的剩余磁矩约为0.05 emu/cm³。而Ni掺杂BFO薄膜的剩余磁矩约为0.4 emu/cm³，是未掺杂的8倍左右。同样是刘开通 [43] 小组在研究Mn和Ni掺杂的薄膜时发现这样的结果：BFO，Mn掺杂的BFO薄膜(BFMO)，Ni掺杂的BFO薄膜(BFNO)和Mn，Ni共掺杂的BFO薄膜(BFMNO)薄膜的剩余磁化强度和矫顽场分别为：0.06 emu/cm³和20 Oe，2.5 emu/cm³和130 Oe，0.4 emu/cm³和18 Oe，0.5 emu/cm³和23 Oe。这些掺杂当中Mn单掺杂的磁性最好，这可能是其本身具有的磁性的贡献 [2] 。掺杂的BFO薄膜比未掺杂的BFO薄膜的磁性大的原因也可能是由于Mn³⁺和Ni²⁺离子比Fe³⁺的离子半径大，因此改变了原来晶体结构的晶格常数，形成了均一的自旋结构，使得潜在的磁性被释放出来，从而产生较

Figure 3. Magnetic hysteresis loops of the pure and Ni-doped BiFeO₃ samples, inset shows the amplification of the center region [42]

图3. 纯相和镍掺杂铁酸铋薄膜的磁滞回线图，插图为中心区域的放大图 [42]

强的磁矩。根据相同的思路，Wang [44] 等在B位上进行Mn和Mg共掺杂，也发现掺杂薄膜的磁性比未掺杂薄膜的有一定程度的增强。

从前面的研究分析中总结出，离子掺杂对薄膜磁性的影响原因可归结为：1) A位稀土离子掺杂的影响：可能是掺杂离子取代Bi³⁺引起了晶体结构的畸变，又可能是Fe²⁺的形成。这两个原因都会抑制螺旋磁结构，增大自旋倾斜角度，从而提高薄膜的磁性。2) B位磁性离子掺杂的影响：离子本身具有的磁性的贡献，也可能是Fe³⁺离子的e_g电子和磁性掺杂离子的t_2g电子之间的铁磁相互作用使得薄膜磁性增强。3) B位非磁性离子掺杂的影响：可能是这种离子掺杂跟A位稀土离子掺杂一样带来更多的结构畸变和抑制螺旋自旋结构，从而使薄膜磁性增强。

4. BiFeO₃薄膜光学特性研究

对于光电子器件而言，光学禁带宽度是至关重要的，它决定了器件的光学和电学性能。虽然BFO薄膜本身具有较窄的禁带宽度，但是为了提高光电转换效率使其在太阳能电池领域和光催化剂领域具有更广泛的应用，需要进一步减小其禁带宽度，这也是目前研究者们探讨的热点之一。

各位离子掺杂对于薄膜的光学禁带宽度的影响较大。对于A位离子掺杂：谢益骏 [45] 等在研究La³⁺掺杂BFO薄膜时得到La³⁺掺杂量为10%时，禁带宽度为2.71 eV，比未掺杂时有所减小，但是随着La³⁺掺杂量的增加，BFO薄膜的禁带宽度增加到了2.76 eV。这是由于La³⁺的离子半径小于Bi³⁺的离子半径，所以掺入一定量的La³⁺后，La³⁺取代Bi³⁺会使BFO的晶格常数变小，而晶格常数变小会导致其禁带宽度变大 [46] 。然而Anthonyraj [29] 等得到了相反的结果，他们制备了掺杂含量分别为0.05和0.1的Bi_1-xSm_xFeO₃薄膜，禁带宽度分别为2.1 eV，2.01 eV。这个结果跟未掺杂薄膜的禁带宽度(2.03 eV)相比呈现先增大后减小的趋势。Bonifacas [47] 等制备的Nd掺杂的BFO薄膜的禁带宽度是2.62 eV，比崔金玉 [31] 等制备的Bi_0.9Ce_0.1FeO₃薄膜的禁带宽度(2.18 eV)明显大很多。但是相比Zhai [30] 等用溶胶–凝胶法制备的Tb掺杂的BFO薄膜的禁带宽度值(2.68 eV)要小些。他们得到Tb掺杂的BFO薄膜的禁带宽度是随着掺杂含量的增加而减小的，遵循E_g = (2.74-0.83x)的函数规律。在BFO薄膜中Tb的掺杂会导致Bi原子的6p态，O原子的2p态和Fe原子的3d态转移到费米能级，在BFO的能隙中增强局域态，也因此增大了带隙中的导带边缘，最终导致禁带宽度的减小。

B位离子掺杂的影响：B位掺杂元素一般有(Mn，Mg，Cr，Ni，Zn等)。Liu [39] 等在研究BiFe_1-xZnO₃(x = 0, 0.03, 0.06, 0.09)薄膜的光学特性时得到其禁带宽度分别为2.6 eV，2.63 eV，2.65 eV和2.68 eV。禁带宽度随掺杂含量的增加而增加。这个结果可能是由费米能级进入导带，使本征吸收边向高能方向移动引起的。Sharma [40] 等也发现了类似的现象，他们用PLD制备的Cr掺杂的薄膜的禁带宽度也是随着掺杂含量的增加而增加的。结果他们归因为BiCrO₃杂相的形成，掺杂降低了结晶度从而使得薄膜的禁带宽度得到提升。Liu [43] 等也得到了类似的结果，他们分别制备了未掺杂的BFO薄膜，Mn和Ni的B位单掺杂BFMO，BFNO薄膜以及Mn，Ni共掺杂的BFMNO薄膜。得到的禁带宽度分别为2.18 eV，2.22 eV，2.3 eV，2.32 eV。这个结果与Gao [48] 等的报道是一致的。禁带宽度变宽的原因可能有两种：一种是，晶格常数的变小。另一种原因是在材料中载流子浓度的减小。而Wang [44] 等的结果是随着掺杂含量的增加禁带宽度先减小后增大。他们在Si衬底上制备了Mn和Mg掺杂的BiFe_1-xMg_xMn_0.04O₃薄膜。在对光学禁带宽度Eg结构的基本分析中，带到带的转移是从价带顶到导带底的。Mn⁴⁺离子掺杂可能会增大价带中的态密度，并且也可能在禁带宽度中造成态密度，导致禁带宽度的一点变小。随着Mn²⁺掺杂含量的增加不同程度的晶格畸变会引起化学压力的改变，也进一步的影响禁带宽度，使其变大。

AB位共掺杂的影响：崔金玉 [31] 等在研究Ce和Ni共掺杂xBCFNO (x = 0, 0.03, 0.05, 0.07)薄膜时发现，掺杂后BFO薄膜的光学禁带宽度跟未掺杂(2.18 eV)相比先减小后增大，当x = 0.03时禁带宽度具有最小值为2.14 eV。这个值比Clark [49] 等得到的BFO薄膜的光学禁带宽度2.8 eV小很多。Zhou [50] 等制备的Bi_1-xSm_xFe_0.95Mn_0.05O₃(x = 0, 0.03, 0.06)薄膜的禁带宽度分别为2.62，2.65和2.67 eV。从这个结果可看出Sm掺杂的加入会增大其禁带宽度。根据Burstein-Moss效应，在BFMO薄膜中取代了Bi离子的掺杂Sm离子因为泡利不相容原理会导致费米能级进入导带中，从而引起吸收边向更高能转移和光学禁带宽度的变大。这个结论也与Kuang [51] 等制备的Y和Co共掺杂BYFC薄膜的分析结果类似，他们得的禁带宽度也是逐渐增加的。Y和Co的掺入不会减小光学禁带宽度的，所以在BFO薄膜的光学特性以及光催化性能上应用中不建议用这些元素掺杂。

Lin [52] 等在研究退火温度对BFO薄膜性能的影响时，发现在550℃，600℃和650℃退火薄膜的禁带宽度分别为2.453 eV，2.306 eV和2.312 eV。在退火温度为600℃和650℃薄膜的禁带宽度都比550℃的小，原因可能是结晶度随着退火温度的增大而增大所影响的。退火温度650℃的禁带宽度又比600℃大，这可能是因为退火温度太高形成的杂项Bi₂Fe₄O₉的影响。而张虎 [20] 等用溶胶–凝胶法制备的未掺杂的BFO薄膜在500℃和600℃退火下得到的禁带宽度分别为2.75 eV，2.71 eV。他们认为，随着退火温度的增大，光学禁带宽度的减小是因为晶粒尺寸增大会引起晶界势垒的降低，又或者是结晶度提高的原因。这一结果跟王成艳 [53] 等制备的多孔BFO薄膜在不同退火温度下得到的禁带宽度又不大相同。他们在退火温度450℃，500℃，550℃和600℃下计算出来的禁带宽度分别为2.31 eV，2.50 eV，2.51 eV和2.6 eV。显而易见，禁带宽度随着退火温度的升高而逐渐增大，这可能是源于薄膜的孔隙造成其吸收率的增大。

Xu [54] 等在研究用溶胶–凝胶法制备的Bi过量的BiFeO₃薄膜时发现，薄膜的禁带宽度随着Bi含量的增加先增大后减小。Bi过量10%时具有最小的禁带宽度2.31 eV。他们得出来禁带宽度的变化与晶粒尺寸相关，不同所造成的晶界势垒高度不同而引起的，晶粒尺寸越大，BFO薄膜的禁带宽度越小。

在合成高表面区的未掺杂BFO薄膜并且进一步研究其光催化行为的时候Xiang [55] 等测得薄膜的光学禁带宽度为2.5 eV。这是个比较好的结果并且与之前报道的结果也较为一致。同样是在研究未掺杂BFO薄膜的光催化性能，Xu [13] 等在Pt/Ti/SiO₂/Si，ITO和FTO衬底上制备的薄膜的光学禁带宽度分别为2.02 eV，2.61 eV，2.67 eV。由此表明了衬底的选择对薄膜禁带宽度的重要性。在改善制备条件的情况下用Pt/Ti/SiO₂/Si电极为衬底会使薄膜的光学性能变的更好。

综上，A位和B位掺杂元素对铁酸铋薄膜饱和磁化强度和光学禁带宽度的影响见图4。从图中可以

(a) (b)

Figure 4. (a) A site doping elements effects on the value of M_S and E_g; (b) B site doping elements effects on the value of M_S and E_g

图4. (a) A位掺杂元素对M_S和E_g值的影响；(b) B位掺杂元素对M_S和E_g值的影响

看出，A位掺杂元素中Nd元素对于铁酸铋薄膜的磁性影响较大，但其禁带宽度较宽。B位掺杂中磁性离子Cr对薄膜磁性的提高效果为较好，但是综合考虑磁性和禁带宽度，Ni元素是较理想的选择。

5. 结论与展望

单相多铁性材料BiFeO₃因拥有较大的铁电极化，较小的禁带宽度以及较高的铁电居里温度和反铁磁奈尔温度，使其在新型传感器，多态磁电存储器，自旋电子学和太阳能电池等领域具有重要的应用前景。通过学者们不断的研究，BFO薄膜的制备技术和工艺条件逐渐成熟完善，合成出了与其他物质结合的双层铁电薄膜及复合薄膜，研究了其铁电性并获得了较好的成果。但是铁酸铋在室温下的弱磁性还没得到较大的突破，新发现的其在太阳能电池和在可见光区作为光催化剂应用方面的研究有待进一步进行与改善。研究显示，进行离子掺杂，可引起晶体结构的畸变，抑制螺旋磁结构，从而提高薄膜的磁性。对于光学性质而言，A位掺杂可增强能隙中局域态，增大了带隙中的导带边缘，最终导致禁带宽度的减小。进一步增强光电转换效率以及光催化效率。

总之，今后对铁酸铋薄膜磁性的提高以及光学禁带宽度的减小进行的研究工作将集中在：1)根据BFO薄膜离子掺杂研究报道，目前采用的掺杂元素较多，但是不同制备技术，不同的元素替代掺杂，其结果差异较大，因此未来需要进行全面系统深入的研究，总结出规律。2) 从铁酸铋特殊的磁性结构出发，采用更适合的制备条件和离子掺杂技术增强其磁性；3) 改善工艺条件以及采用离子掺杂技术进一步减小其光学禁带宽度并提高光催化性能；4) 增加BFO薄膜的光吸收率，电导率和光生载流子的浓度，为做出光电效率更佳的新型器件打好基础。

基金项目

国家自然科学基金项目(61366001, 11365022)及新疆维吾尔自治区研究生科研创新项目(XJGRI2016008)支持。