CN110676328B - 一种功函驱动三明治结构铁电光伏器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功函驱动三明治结构铁电光伏器件及其制备方法，该光伏器件包括基底，所述基底上覆有BFCO层，所述BFCO层上覆有Pt层；所述BFCO层为外延生长的BiFe0.7Co0.3O3‑δ薄膜。本发明巧妙地利用Co元素和氧空位掺杂增加BFCO层的吸光效率，利用Pt和NSTO电极的大的功函数差值引起的大的内建电势协同铁电退极化场，促进了光生电子空穴对的分离和高效收集，有效提高了铁电光伏器件的PCE。

Description

一种功函驱动三明治结构铁电光伏器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功函驱动三明治结构铁电光伏器件及其制备方法，属于铁电光伏器件技术领域。
背景技术
铁电材料中光伏效应的发现可以追溯到50多年前。与传统的半导体太阳能电池相比，铁电材料中的光激发载流子由于反转对称性破坏而自发地分离。根本不同的机制赋予铁电光伏（FPV）以独特的特性，例如可切换的光伏输出，大于带隙的光电压和光极化依赖性。不幸的是，铁电氧化物材料的带隙与太阳光谱之间的大的能量不匹配使得铁电氧化物材料具有较差的光吸收性、低功率转换效率，特别是具有低光电流。
FPV效应的微观物理学仍然难以理解和争议。目前已经提出了不同的机制来解释各种样品形式和器件结构中的实验结果，例如，极化相关的界面带弯曲、体退极化场、非平衡载流子的不对称动量分布、通过相干演化转移电流等。基于现有报告归纳发现：界面效应在垂直三明治薄膜电容器中占主导地位，但是在块体样品或具有平面电极的薄膜样品中，FPV由体积机制驱动。
BiFeO3 (BFO)已经被公认为是铁电光伏器件中的典型光吸收层。BFO在其赝立方[111]方向具有高达90 µC/cm2的剩余极化。除了大的极化，它还具有比其他无机铁电材料窄的带隙（约为2.7eV）。获得性能良好的铁电半导体材料是得到一个好的光伏器件的第一步，除此以外还需要将铁电材料、电极、基底很好的集成起来，这恰恰是一个比较困难的事情。高电导铁电材料为获得高的光电流铺平了道路，但是高电导的出现却降低了光电压，使铁电材料在光伏器件中的使用受到限制。因此，要使铁电材料在光伏器件中更好的应用，必须克服铁电材料电导和光电压相互矛盾的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种功函驱动三明治结构铁电光伏器件，该器件选择具有钴和氧空位掺杂的、外延生长的BiFeO3-δ铁电材料，通过巧妙的设计电极材料，将铁电材料、电极和基底很好的集成起来，利用铁电退极化场与因电极和基底极大的功函之差引起的内建电势之间的协同作用，促进了光照条件下器件中光生电子空穴对的分离和高效收集，增强了该器件的光电流响应，进而增加了器件的能量转化效率。
本发明还提供了上述光伏器件的制备方法，该方法通过高分子辅助法外延制备窄带隙、氧空位掺杂的BiFe0.7Co0.3O3-δ铁电薄膜，通过脉冲激光沉积法制备Pt电极，该方法成本低、便于工业化生产，解决了产业界梦寐以求的诉求。
到目前为止，尚未见如本发明这样结构和制备方法的器件的报道，现有技术中报道的多是非半导化的铁电光伏器件，本发明属于首创。下面对于本发明技术方案进行详细介绍。
本发明提供了一种由上下电极较大功函数差引起的内建电势驱动（简称功函驱动）的三明治结构铁电光伏器件，该光伏器件包括基底，所述基底上覆有BFCO层，所述BFCO层上覆有Pt层；所述BFCO层为外延生长的BiFe0.7Co0.3O3-δ薄膜。
进一步的，所述BFCO层为外延生长的、具有氧空位掺杂的BiFe0.7Co0.3O3-δ薄膜，其带隙窄，即具有铁电性又具有很好的半导体输运特性，BFCO层的厚度为90-105nm。
进一步的，所述基底为（100）取向的导电单晶Nb:SrTiO3，简称NSTO。
进一步的，所述Pt层为极薄半透明薄膜，其透光率大于30%。优选的，Pt层的厚度为10 nm。
本发明铁电光伏器件以NSTO为基底，以BFCO为铁电材料，以Pt为电极。通过利用Pt和NSTO电极极大的功函差引起的内建电势协同铁电退极化场，促进了器件中光生电子空穴对的分离和高效收集，进而增强了光电流响应。
本发明还提供了上述功函驱动三明治结构铁电光伏器件的制备方法，该方法先通过高分子辅助法外延制备窄带隙、氧空位掺杂的BiFe0.7Co0.3O3-δ铁电薄膜，再通过脉冲激光沉积法在BiFe0.7Co0.3O3-δ铁电薄膜上制备电极。所谓高分子辅助法是指在制备薄膜的前驱体溶液中加入高分子，在高分子的辅助下使薄膜外延生长。高分子辅助法可以较低成本、大面积生产和制备薄膜，本发明采用高分子辅助法外延制备BiFe0.7Co0.3O3-δ铁电薄膜，为开发低成本、高质量铁电光伏器件铺平了道路。
进一步的，本发明制备方法包括以下步骤：
（1）采用高分子辅助法，在基底上外延生长BFCO薄膜，得到BFCO/基底;
（2）采用脉冲激光沉积法用Pt靶材在步骤（1）得到的BFCO /基底上沉积Pt，形成Pt/BFCO/基底，即为功函驱动三明治结构铁电光伏器件。
进一步的，在基底上生长BFCO薄膜前，先对基底进行清洁处理。
进一步的，BFCO薄膜的制备方法如下：
a. 按摩尔比Bi：Fe：Co =10：7：3称取硝酸铋、硝酸铁和硝酸钴，将它们与调节剂、混合溶剂搅拌混合均匀，配制BiFe0.7Co0.3O3浓度为0.1 mol/L ~ 0.3 mol/L的前驱体溶液；
b.将基底放入匀胶机中，湿度控制在11-15%，温度控制在70-90℃，然后将前驱体溶液涂在基底上，采用旋涂法制备单层薄膜；制备第一层薄膜时，以6000-7000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1.5-2分钟；制备第2-3层膜时，以4000-5000rpm的速度甩膜，甩膜时间为0.5-1分钟；制备其他层薄膜时，以5000-6000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1-2分钟；
c.单层薄膜涂好后，将样品在250-300oC下热处理5-10分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N2流量为0.1-1 L/min，先从室温以5-10 ℃/min的速率升至400-480℃，保温30-60min，再以40-50℃/min的速率升至600-700℃，保温30-60min，待炉温自然冷却至室温后将基底取出；
d.重复步骤b和c，采用层层退火工艺制备每层薄膜，直至最终薄膜厚度为90~105nm，得到BFCO/基底。
进一步的，制备BFCO薄膜时，所述调节剂为聚乙二醇20000、聚乙二醇400和乙酰丙酮的混合物，BiFe0.7Co0.3O3、聚乙二醇20000、聚乙二醇400和乙酰丙酮的摩尔比为1：0.005-0.015%：0.005-0.015%：0.5-1.5。调节剂的一个作用是调整前驱体溶液的粘度，最终前驱体溶液的粘度为2-4 mPa·s，另一个作用是辅助外延生长。
进一步的，制备BFCO薄膜时，所述混合溶剂为冰乙酸、乙二醇和乙二醇甲醚的混合物。其中，铋盐与冰乙酸的摩尔比为1:5-8，乙二醇和乙二醇甲醚的体积比为1:1。乙二醇和乙二醇甲醚的用量使最终的前驱体溶液具有所要求的浓度。
进一步的，制备BFCO薄膜时，硝酸铋、硝酸铁、硝酸钴、调节剂和混合溶剂的加入顺序可以随意选择，例如可以先将硝酸铋与冰乙酸混合，升温形成均匀溶液，然后再加入硝酸铁、硝酸钴、调节剂和另两种溶剂；也可以先将各溶剂混合，向混合溶剂中先加入硝酸铋，混合均匀，然后再加入硝酸铁、硝酸钴、调节剂。
进一步的，制备BFCO薄膜时，硝酸铋、硝酸铁、硝酸钴按照10：7：3的摩尔比加入，因为本发明BiFe0.7Co0.3O3-δ为外延生长，因此不会存在铋的缺失，铋盐无须过量加入。
进一步的，调节剂的选择和含量、前驱体溶液的浓度、甩膜的湿度、甩膜的条件、退火工艺条件是保证BFCO薄膜高质量外延生长的关键。而退火时采用氮气气氛，是实现氧空位掺杂的关键。
优选的，制备BFCO薄膜时，BiFe0.7Co0.3O3浓度为0.2 mol/L。
优选的，制备BFCO薄膜时，第一层薄膜以6500rpm的速度甩膜，时间为2分钟；第2-3层膜以4500 rpm的速度甩膜，时间为1分钟；其他层膜以5500rpm的速度甩膜，时间为1分钟。
优选的，制备BFCO薄膜时，单层薄膜涂好后，将样品在280℃下热处理5分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N2流量为0.5L/min，先从室温以5℃/min的速率升至450℃，保温30min，再以40℃/min的速率升至680℃，保温30min，待炉温自然冷却至室温后将基底取出。
进一步的，步骤（2）中，脉冲激光沉积时，将BFCO /基底和Pt靶材放入脉冲激光沉积设备的真空腔中，抽真空至真空度达到7.5×10-5 Torr以下，调节真空腔的温度为200-600℃，旋转BFCO /基底和Pt靶材，调整Ar气压为2×10-2～3×10-2 Torr、激光能量密度为3-4 J/cm2。
本发明的有益效果为：
1. 本发明巧妙地利用Co元素和氧空位掺杂增加BFCO层的吸光效率，利用Pt和NSTO电极的大的功函数差值引起的大的内建电势协同铁电退极化场，促进了光生电子空穴对的分离和高效收集，有效提高了铁电光伏器件的PCE。
2. 本发明通过高分子辅助法在(100) Nb:SrTiO3基底上制备了高结晶质量/窄带隙的外延BiFe0.7Co0.3O3-δ薄膜，有效提高了可见光吸收；通过脉冲激光沉积了半透明极薄薄膜Pt电极，增强了内建电势，促进了光生电子空穴对的分离，减小了载流子的复合，改善了光电响应，增强了光电流和光电压。
3. 本发明BiFe0.7Co0.3O3-δ薄膜采用高分子辅助法制备，该方法工艺操作简单方便，对实验设备要求不高，可精确控制原料化学计量比，易于产业化。
附图说明
图1 为本发明功函驱动三明治结构铁电光伏器件的结构示意图。
图2为实施例1制得的BFCO /NSTO结构的XRD测试图谱。
图3为实施例1制得的功函驱动三明治结构铁电光伏器件在光照下的 J - V曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，所举实施例仅起到解释的作用，并不对本发明产生限制。
实施例1
一、基底清洁
用中性洗涤剂洗涤Nb:STO基底材料，然后用去离子水漂洗，然后将基底材料依次置于丙酮，无水乙醇和去离子水中每个环节超声清洗15分钟后用惰性气体吹风机吹干。
二、BFCO层制备
（1）前驱体溶液的配置
将Bi(NO3)3∙5H2O固体粉末加入到冰乙酸(CH3COOH)中（Bi：冰乙酸摩尔比为1：8），在磁力搅拌器上持续搅拌8 h，并保持温度为50℃，直至溶液呈透明溶液，将Fe(NO3)3∙9H2O加入到以上溶液中，并在磁力搅拌器上持续搅拌直至其中的Fe(NO3)3∙9H2O完全溶解，然后将Co(NO3)2∙6H2O加入到该溶液中，保持温度为50℃，搅拌至完全溶解。然后按照铁钴酸铋：聚乙二醇20000：聚乙二醇400：乙酰丙酮=1：0.01%：0.01%：1的摩尔比加入聚乙二醇20000、聚乙二醇400和乙酰丙酮，最后加入等体积比的乙二醇和乙二醇甲醚将溶液稀释到BiFe0.7Co0.3O3的浓度为0.2 mol/L，经充分搅拌后超滤杯过滤，得到棕色纯净透明的前驱体溶液备用，该前驱体溶液的粘度为3 mPa·s。
（2）匀胶机甩膜
将Nb:STO衬底保持温度在80 oC并放入匀胶机中，保持湿度范围在11-15%，然后将前驱体溶液涂在衬底上，通过旋涂法制备单层薄膜；其中，第一层薄膜以6500rpm的速度甩膜，时间为2分钟，膜厚在12-14 nm左右；第2-3层膜以4500rpm的速度甩膜，时间为1分钟，膜厚在18-22 nm左右，其他层膜以5500rpm的速度甩膜，时间为1分钟，保证膜厚在14-17 nm左右；
（3）热处理
单层薄膜涂好后，在280 oC下低温热处理5分钟，再将衬底放入石英管式炉中，先从室温以5oC/min的速率升至450 oC，保温30 min；再以40℃/min的速率升至680℃，保温30min；炉内的 N 2流量为0.5 L/min；待炉温自然冷却至室温后取出样品；
（4）重复上述二、三的步骤多次，得到膜厚约为100 nm左右的BiFe0.7Co0.3O3-δ外延薄膜。
三、Pt层制备
1）将BFCO /NSTO放置于样品台上作为基底，将Pt靶材（纯度99.99%）放置于靶台上，样品台和靶台放入脉冲激光沉积设备的真空腔中，靶台与样品台间距为50mm，抽真空至真空度达到7.5×10-5 Torr以下，衬底温度为500 ℃，开启样品台和靶台旋转，自转速度分别为10 r/min和5r/min；
2）向真空腔中通入氩气，调整氩气气压为（2-3）×10-2 Torr，调整激光能量为4 J/cm2，激光器以10 pps的重复频率运行持续时间为25 ns的脉冲，每个样本上的脉冲数为15000，形成厚度约为10 nm左右的Pt半透明电极层，得到Pt/BFCO/NSTO功函驱动三明治结构铁电光伏器件。
对该实例制备的器件中的BFCO层进行XRD表征，如图2所示，发现BFCO层有很好的外延生长，且BFCO结晶性良好。
采用10 V电压对器件极化300s，使其产生自发极化。采用模拟太阳光（AM1.5G，100mW cm-2）垂直照射器件，测试器件在光照条件下的电流电压性能，结果如图3所示。从图3可以看出，器件的开路电压为1.26 V，短路电流为5.7 mA/cm2，光电转化效率达到4.9 %。
实施例2
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFCO层时，热处理过程为：单层薄膜涂好后，在250 oC下低温热处理10分钟，再将衬底放入石英管式炉中，先从室温以8oC/min的速率升至480 oC，保温30 min；再以50℃/min的速率升至600℃，保温60 min；炉内的 N 2流量为0.1 L/min；待炉温自然冷却至室温后取出样品。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长，且BFCO结晶性良好。用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.23 V，短路电流为4.9 mA/cm2，光电转化效率达到3.9 %。
实施例3
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFCO层时，匀胶机甩膜过程为：将Nb:STO衬底保持温度在80 oC并放入匀胶机中，保持湿度范围在11-15%，然后将前驱体溶液涂在衬底上，通过旋涂法制备单层薄膜；其中，第一层薄膜以7000rpm的速度甩膜，时间为2分钟，膜厚在10-14 nm左右；第2-3层膜以5000rpm的速度甩膜，时间为1分钟，膜厚在16-21nm左右，其他层膜以6000rpm的速度甩膜，时间为1分钟，保证膜厚在12-17 nm左右。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长，且BFCO结晶性良好。用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.24 V，短路电流为5.4 mA/cm2，光电转化效率达到4.5 %。
实施例4
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFCO层时，匀胶机甩膜过程为：将Nb:STO衬底保持温度在70 oC并放入匀胶机中，保持湿度范围在11-15%，然后将前驱体溶液涂在衬底上，通过旋涂法制备单层薄膜；其中，第一层薄膜以6000rpm的速度甩膜，时间为2分钟，膜厚在13-15 nm左右；第2-3层膜以4000rpm的速度甩膜，时间为1分钟，膜厚在18-25nm左右，其他层膜以5000rpm的速度甩膜，时间为1分钟，膜厚在15-20左右。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长，且BFCO结晶性良好。用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.23 V，短路电流为5.2 mA/cm2，光电转化效率达到4.2 %。
实施例5
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFCO层时，热处理过程为：单层薄膜涂好后，将衬底在300oC下低温热处理5分钟，然后将衬底放入石英管式炉中，先从室温以10oC/min的速率升至400 oC，保温50 min；再以45℃/min的速率升至700℃，保温30 min；炉内的 N 2流量为1 L/min；待炉温自然冷却至室温后取出样品。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长，且BFCO结晶性良好。用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.25 V，短路电流为5.5 mA/cm2，光电转化效率达到4.7 %。
实施例6
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFCO层时，前驱体溶液的配置过程为：将Bi(NO3)3∙5H2O固体粉末加入到冰乙酸(CH3COOH)中（Bi：冰乙酸摩尔比为1：5），在磁力搅拌器上持续搅拌8 h，并保持温度为50℃，直至溶液呈透明溶液，将Fe(NO3)3∙9H2O加入到以上溶液中，并在磁力搅拌器上持续搅拌直至其中的Fe(NO3)3∙9H2O完全溶解。然后将Co(NO3)2∙6H2O加入到该溶液中，保持温度为50℃，搅拌至完全溶解。然后按照铁钴酸铋：聚乙二醇20000：聚乙二醇400：乙酰丙酮=1：0.015%：0.015%：1.5的摩尔比加入聚乙二醇20000，聚乙二醇400和乙酰丙酮，最后加入等体积比的乙二醇和乙二醇甲醚将溶液稀释到BiFe0.7Co0.3O3的浓度为0.1 mol/L，经充分搅拌后超滤杯过滤，得到棕色纯净透明的前驱体溶液备用，该前驱体溶液的粘度略小于3 mPa·s。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长，且BFCO结晶性良好。用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.21 V，短路电流为4.6 mA/cm2，光电转化效率达到3.45 %。
实施例7
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFCO层时，前驱体溶液的配置过程为：将Bi(NO3)3∙5H2O固体粉末加入到冰乙酸(CH3COOH)中（Bi：冰乙酸摩尔比为1：8），在磁力搅拌器上持续搅拌8 h，并保持温度为50℃，直至溶液呈透明溶液，将Fe(NO3)3∙9H2O加入到以上溶液中，并在磁力搅拌器上持续搅拌直至其中的Fe(NO3)3∙9H2O完全溶解。然后将Co(NO3)2∙6H2O加入到该溶液中，保持温度为50℃，搅拌至完全溶解。然后按照铁钴酸铋：聚乙二醇20000：聚乙二醇400：乙酰丙酮=1：0.005%：0.005%：0.5的摩尔比加入聚乙二醇20000，聚乙二醇400和乙酰丙酮，最后加入等体积比的乙二醇和乙二醇甲醚将溶液稀释到BiFe0.7Co0.3O3的浓度为0.3 mol/L，经充分搅拌后超滤杯过滤，得到棕色纯净透明的前驱体溶液备用，该前驱体溶液的粘度约为2 mPa·s。然后按照实施例1的方法得到铁电光伏器件。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长，且BFCO结晶性良好。用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.21 V，短路电流为4.1 mA/cm2，光电转化效率达到3.13 %。
实施例8
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备Pt层制备过程中，衬底温度控制在300 oC。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长，且BFCO结晶性良好。用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.25 V，短路电流为5.6 mA/cm2，光电转化效率达到4.6 %。
对比例1
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：在制备BFCO单层薄膜时，将甩膜的湿度控制在20%-30%。
所得器件中的BFCO层非外延生长， BFCO结晶性尚好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.12 V，短路电流为0.9 mA/cm2，光电转化效率达为0.4 %。
对比例2
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFCO层时，前驱体溶液的配置方法为：将Bi(NO3)3∙5H2O固体粉末加入到冰乙酸(CH3COOH)中（Bi：冰乙酸摩尔比为1：8），在磁力搅拌器上持续搅拌8 h，并保持温度为50℃，直至溶液呈透明溶液，将Fe(NO3)3∙9H2O加入到以上溶液中，并在磁力搅拌器上持续搅拌直至其中的Fe(NO3)3∙9H2O完全溶解。然后将Co(NO3)2∙6H2O加入到该溶液中，保持温度为50℃，搅拌至完全溶解。完全溶解后再加入聚乙烯醇调整溶液粘度，最后加入等体积比的乙二醇和乙二醇甲醚将溶液稀释到BiFe0.7Co0.3O3的浓度为0.2 mol/L，经充分搅拌后超滤杯过滤，得到棕色纯净透明的前驱体溶液备用，该前驱体溶液的粘度为3 mPa·s左右。
所得器件中的BFCO层非外延生长，BFCO结晶性尚好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.1 V，短路电流为1.02 mA/cm2，光电转化效率达为0.44%。
对比例3
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备Pt层薄膜时，在真空腔中将衬底的温度控制在25 ℃。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长，且BFCO层结晶性良好，但是Pt层结晶程度较差。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为0.8V，短路电流为0.7 mA/cm2，光电转化效率达为0.22%。
对比例4
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备Pt层薄膜时，样本上的脉冲数为20000。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长， BFCO层结晶性良好，但Pt层太厚，透光性低。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.26 V，短路电流为0.5 mA/cm2，光电转化效率达为0.42%。
对比例5
按照实施例1的方法制备器件，不同的是：制备BFCO层时，热处理过程中炉内的气氛由氮气换为氧气。
所得器件中的BFCO层有很好的外延生长，BFCO层结晶性良好。采用实施例1的方法测试器件在光照条件下的电流电压性能，其开路电压为1.28 V，短路电流为1.4×10-3 mA/cm2，光电转化效率为5.3×10-5。

Claims (6)

1.一种功函驱动三明治结构铁电光伏器件的制备方法，其特征是：所述功函驱动三明治结构铁电光伏器件包括基底，所述基底上覆有BFCO层，所述BFCO层上覆有Pt层，Pt层的透光率大于30%；所述BFCO层为外延生长的BiFe0.7Co0.3O3-δ薄膜，所述基底为（100）取向的导电单晶Nb:SrTiO3；
所述功函驱动三明治结构铁电光伏器件的制备方法包括以下步骤：
（1）采用高分子辅助法，在基底上外延生长BFCO薄膜，得到BFCO/基底;
（2）采用脉冲激光沉积法用Pt靶材在步骤（1）得到的BFCO /基底上沉积Pt，形成Pt/BFCO/基底，即为功函驱动三明治结构铁电光伏器件；
所述BFCO薄膜的制备方法为：
a. 按摩尔比Bi：Fe：Co =10：7：3称取硝酸铋、硝酸铁和硝酸钴，将它们与调节剂、混合溶剂搅拌混合均匀，配制BiFe0.7Co0.3O3浓度为0.1 mol/L ~ 0.3 mol/L的前驱体溶液；所述调节剂为聚乙二醇20000、聚乙二醇400和乙酰丙酮的混合物，BiFe0.7Co0.3O3、聚乙二醇20000、聚乙二醇400、乙酰丙酮的摩尔比为1：0.005-0.015%：0.005-0.015%：0.5-1.5；所述混合溶剂为冰乙酸、乙二醇和乙二醇甲醚的混合物，其中铋盐与冰乙酸的摩尔比为1:5-8，乙二醇和乙二醇甲醚的体积比为1:1，乙二醇和乙二醇甲醚的用量使前驱体溶液具有所要求的浓度；
b.将基底放入匀胶机中，湿度控制在11-15%，温度控制在70-90℃，然后将前驱体溶液涂在基底上，采用旋涂法制备单层薄膜；制备第一层薄膜时，以6000-7000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1.5-2分钟；制备第2-3层膜时，以4000-5000rpm的速度甩膜，甩膜时间为0.5-1分钟；制备其他层薄膜时，以5000-6000rpm的速度甩膜，甩膜时间为1-2分钟；
c.单层薄膜涂好后，将样品在250-300oC下热处理5-10分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N2流量为0.1-1 L/min，先从室温以5-10 ℃/min的速率升至400-480℃，保温30-60min，再以40-50℃/min的速率升至600-700℃，保温30-60min，待炉温自然冷却至室温后将基底取出；
d.重复步骤b和c，采用层层退火工艺制备每层薄膜，直至最终薄膜厚度为90~105 nm，得到BFCO /基底；
所述步骤（2）中，脉冲激光沉积时，将BFCO /基底和Pt靶材放入脉冲激光沉积设备的真空腔中，抽真空至真空度达到7.5×10-5 Torr以下，调节真空腔的温度为200-600℃，旋转BFCO /基底和Pt靶材，调整Ar气压为2×10-2～3×10-2 Torr、激光能量密度为3-4 J/cm2。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述BFCO层的厚度为90-105nm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：所述Pt层的厚度为10 nm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：制备BFCO薄膜时，BiFe0.7Co0.3O3浓度为0.2 mol/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：制备BFCO薄膜时，第一层薄膜以6500rpm的速度甩膜，时间为2分钟；第2-3层膜以4500rpm的速度甩膜，时间为1分钟；其他层膜以5500rpm的速度甩膜，时间为1分钟。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：制备BFCO薄膜时，单层薄膜涂好后，将样品在280℃下热处理5分钟，然后在石英管式炉中进行退火，退火程序为：保持炉内的N2流量为0.5L/min，先从室温以5℃/min的速率升至450℃，保温30min，再以40℃/min的速率升至680℃，保温30min，待炉温自然冷却至室温后将基底取出。
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