CeO_2缓冲层热处理对Tl-2212薄膜超导特性的影响

本文采用原子力显微镜(AFM)和XRD研究了生长在蓝宝石(11-02)基片上的CeO_2缓冲层在不同的退火温度和退火时间下表面形貌和相结构的变化,以及对Tl-2212薄膜超导特性的影响.AFM和XRD研究表明,CeO_2薄膜在流动氧环境中退火,表面形貌发生显著的变化;CeO_2薄膜在最佳条件下退火后,可获得原子级光滑表面,结晶质量明显提高.实验结果表明,缓冲层的结晶质量和表面粗糙度与Tl-2212薄膜的超导特性密切相关.在经过最佳条件退火后的CeO_2缓冲层上制备了厚度为500 nm无裂纹的Tl-2212超导薄膜,其临界转变温度(T_c)达到107 K,液氮温度下临界电流密度(J_c)为3.9 MA/cm~2(77 K,0 T),微波表面电阻(R_s)约为281 μΩ(77 K,10 GHz).     

YSZ基片上Tl-2212超导薄膜的制备及其特性的研究

本文报道了在(001)掺钇氧化锆(YSZ)基片上生长高质量CeO2缓冲层和Tl-2212超导薄膜的制备方法,以及不同厚度的超导薄膜对其特性的影响.XRD和SEM测试表明,在经过合适条件退火的基片和CeO2缓冲层上,所生长的Tl-2212薄膜具有致密的晶体结构、优良的面内和面外取向.最佳样品的临界转变温度(Tc)和临界电流密度为(Jc)可以分别达到107.5 K和 4.24 MA/cm2(77 K,0 T).实验结果表明,采用该工艺所制备的不同厚度Tl-2212超导薄膜的主要指标能满足开发多种超导器件的要求.     

热处理蓝宝石基片对Tl-2212超导薄膜的影响

本文研究了蓝宝石基片的热处理对Tl-2212薄膜的结晶质量、表面形貌及其超导特性的影响.SEM和XRD研究表明,在经过最佳条件(1000 ℃×20 h)退火后的基片上,可以制作出具有致密的晶体结构、高度c轴取向的外延Tl-2212超导薄膜,其薄膜具有优良的电学性能.     

热分解工艺对溶胶-凝胶法制备Tl-2212超导薄膜特性的影响

研究了在铝酸镧(LAO)基片上TBCCO凝胶膜的热分解条件对Tl2Ba2 CaCu2O8(Tl-2212)薄膜的结晶质量、表面形貌、组分比例的影响.SEM和XRD研究表明,凝胶膜经过适当条件热分解后,可以制作出具有致密的晶体结构、高度c轴取向的外延Tl-2212超导薄膜,其薄膜具有较好的电学性能.其临界温度Tc可达106 K,临界电流密度Jc可达0.83 MA/cm2 (77 K,0T).     

水基溶胶-凝胶沉积法制备YBCO薄膜

本文研究了退火温度对用水基溶胶-凝胶工艺在LaAlO₃ (100) 单晶衬底上沉积的YBCO 薄膜性能的影响。研究发现,随着温度的升高,薄膜的面内取向得到了优化,而薄膜的面外取向则不然。在 789 ℃退火的YBCO薄膜在77 K和0 T条件下的临界电流密度J_c达到了1.7 MA/cm²。而其他温度退火的薄膜的缺陷可能会导致YBCO超导电性变差。然而,这些薄膜中存在的残余应力应变也有助于增强其钉扎力并改善薄膜外加场下的电性能。     

高温扩散工艺制备带隙可调的β-(AlxGa1-x)2O3薄膜

β-(Al_xGa_1-x)₂O₃因其优异的抗击穿及带隙可调节性在现代功率器件及深紫外光电探测等领域展现出巨大的应用前景，然而传统直接生长工艺的复杂性和难度限制了其进一步的发展。因此，本文采用较为简单的高温扩散工艺在c面蓝宝石衬底上成功制备了β-(Al_xGa_1-x)₂O₃纳米薄膜。利用X射线衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计对其进行了表征。由于高温下蓝宝石衬底中的Al原子向Ga₂O₃层扩散，β-Ga₂O₃薄膜将转变为Al、Ga原子比例不同的β-(Al_xGa_1-x)₂O₃薄膜。实验结果显示：当退火温度从1 010℃增加到1 250℃时，薄膜中Al的平均含量从0.033增加到0.371;当退火温度从950℃增加到1 250℃时...     

磁控溅射衬底加热温度和后退火温度对制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

作为宽禁带半导体材料的一员,结构稳定的β-Ga₂O₃具有比SiC和GaN更宽的禁带宽度和更高的巴利加优值,近年来受到科研人员的广泛关注。本文采用射频(RF)磁控溅射法在C面蓝宝石衬底上生长β-Ga₂O₃薄膜,探究溅射过程中衬底加热温度的影响。溅射完成后通过高温退火处理提升薄膜质量,研究衬底加热温度和后退火温度对氧化镓薄膜晶体结构和表面形貌的影响。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等测试手段对β-Ga₂O₃薄膜晶体结构、表面形貌等进行分析表征。实验结果表明,随着衬底加热温度的升高,β-Ga₂O₃薄膜表面粗糙度逐渐降低,薄膜晶体质量得到显著提升;在氧气气氛中进行后退火,合适的后退火温度有利于氧化镓薄膜重新结晶、增大晶粒尺寸,能够有效修复薄膜的表面态和点缺陷,对于改善薄膜晶体质量有明显优势。     

后退火气氛对磁控溅射制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

近年来,宽禁带半导体材料β-Ga₂O₃越来越多地受到关注,在材料制备、掺杂、刻蚀等方面都有广泛研究。射频磁控溅射是常用的β-Ga₂O₃薄膜制备方法之一,后退火处理往往是提高薄膜质量的关键工艺步骤。本文研究后退火工艺中退火温度和退火气氛对射频磁控溅射在C面蓝宝石基底上制备得到的β-Ga₂O₃薄膜材料的影响。X射线衍射和原子力显微镜表征结果表明:在氮气气氛下退火,退火温度为1 000 ℃时得到的β-Ga₂O₃薄膜质量较优;相同的温度下,氧气气氛退火比氮气气氛退火更有利于提升薄膜的结晶性能、降低表面粗糙度;在氧气气氛下,1 000 ℃退火得到的薄膜质量相对比900 ℃退火得到的薄膜质量好。     

化学溶液法制备GdBa2Cu3O7-x超导薄膜的研究

将乙酸盐溶解在丙酸中获得无氟的前驱溶液,利用化学溶液沉积(CSD)法在LaAlO3(LAO)(100)单晶衬底上外延生长出GdBa2 Cu3 O7-x(GdBCO)超导薄膜.研究了不同退火温度下获得的薄膜的物相、取向、形貌以及超导电性.结果表明:在817℃下合成的GdBCO薄膜具有很好的双轴取向,其超导转变温度(Tc)为92.5 K;在77 K和自磁场下,临界电流密度(Jc)达到1.33 MA/cm2.     

不同退火条件对PEALD制备的Ga2O3薄膜特性的影响

利用等离子增强原子层沉积技术(PEALD)在c面蓝宝石衬底上制备了氧化镓(Ga₂O₃)薄膜,研究了退火气氛(v(N₂)∶v(O₂)=1∶1(体积比)、空气和N₂)及退火时间对Ga₂O₃薄膜晶体结构、表面形貌和光学性质的影响。研究结果表明,退火前的氧化镓处于亚稳态,不同退火气氛下退火后晶体结构发生明显改变,而且退火气氛中N₂比例增加有利于Ga₂O₃重结晶。在N₂气氛下退火达到30 min,薄膜结构已由亚稳态转变成择优取向的β-Ga₂O₃。而且表面形貌分析表明,退火30 min后表面形貌开始趋于稳定,表面晶粒密度不再增加。另外实验样品在 400~800 nm的平均透射率几乎是100%,且光吸收边陡峭。采用N₂气氛退火,对于富氧环境下沉积的Ga₂O₃更利于薄膜表面原子迁移,以及择优取向Ga₂O₃重结晶。     

水基溶胶-凝胶沉积法制备YBCO薄膜（英文）

本文研究了退火温度对用水基溶胶-凝胶工艺在LaAlO_3(100)单晶衬底上沉积的YBCO薄膜性能的影响。研究发现,随着温度的升高,薄膜的面内取向得到了优化,而薄膜的面外取向则不然。在789℃退火的YBCO薄膜在77 K和0 T条件下的临界电流密度J_c达到了1.7 MA/cm~2。而其他温度退火的薄膜的缺陷可能会导致YBCO超导电性变差。然而,这些薄膜中存在的残余应力应变也有助于增强其钉扎力并改善薄膜外加场下的电性能。     

射频磁控溅射氧气流量对制备的Ga2O3∶Cr薄膜光致发光性能的影响

在不同氧气流量下,采用双靶射频磁控共溅射的方法在蓝宝石(α-Al₂O₃)基底上制备得到系列掺Cr的Ga₂O₃(Ga₂O₃∶Cr)薄膜,详细研究了薄膜在900 ℃退火前后的结构和光学性能。结果表明,未退火的Ga₂O₃∶Cr薄膜为非晶结构,其发光主要位于蓝绿波段。经900 ℃退火后,薄膜的结构由非晶变为多晶,且在近红外波段观测到了来源于Cr³⁺掺杂的发光。退火后的薄膜结晶质量和近红外发光均与氧气流量密切相关,而其光学带隙不受氧气流量的影响。在所研究的氧气流量范围,4 mL/min氧气流量下薄膜的近红外发光强度最强,这与此条件下薄膜结晶质量较好以及Cr³⁺替代Ga³⁺的数量较多有关。以上研究成果可为制备高质量Ga₂O₃∶Cr薄膜提供参考。     

不同退火温度对钡铁氧体薄膜磁性的影响

M型钡铁氧体(BaFe₁₂O₁₉, BaM)是一种单轴磁晶各向异性的六角晶系硬磁材料,由于其具有很强的各向异性场,因此在自偏置微波器件领域具有广阔的应用前景。本文采用常温射频磁控溅射法在(000l)取向的蓝宝石衬底上沉积了厚度约为130 nm的BaFe₁₂O₁₉非晶薄膜,然后分别在850 ℃、900 ℃、950 ℃、1 000 ℃对其空气退火处理3 h,得到BaM晶体薄膜样品。采用X射线衍射仪对薄膜样品进行物相及晶体生长取向鉴别,采用扫描探针显微镜和扫描电子显微镜对薄膜样品的粗糙度和表面形貌进行测量和观察,采用振动样品磁强计对样品进行了静态磁性能测试。实验结果表明,退火后的薄膜样品的主晶相为BaM,且具有(000l)取向择优生长,其微观组织结构都表现为C轴垂直于膜面的颗粒状结构。退火温度为900 ℃时所得样品的各项性能达到最佳,其表面粗糙度为2.8 nm,矩形比为0.84,饱和磁化强度为247 emu/cm³,矫顽力为1 528 Oe。     

MOCVD生长InxGa1-Xn薄膜的表征

本文利用MOCVD方法在(0001)取向的蓝宝石衬底上实现了不同生工艺条件下的InxGa-xN薄膜的制备,并通过XRD、SEM、AFM等测量分析方法系统研究了生长工艺参数对InxGa1-xN薄膜的组分和性质的影响.InxGa1-xN薄膜的制备包括蓝宝石衬底表面上GaN缓冲层的生长以及缓冲层上InxGa1-xN薄膜的沉积两个过程.通过对所制备InxGa1-xN薄膜的XRD、SEM、AFM分析发现,调节生长温度和TMGa的流量可以有效控制InxGa1-xN薄膜中In的组分,并且随着生长温度的升高,InxGa1-xN薄膜的表面缺陷减少.     

不同形貌TiO2薄膜的可控制备及其光电化学性能研究

采用水热法在FTO(fluorine-doped tin oxide)基底上制备不同形貌的锐钛矿结构TiO₂薄膜。通过不断增大反应前驱物中盐酸浓度,TiO₂薄膜由球状颗粒薄膜逐渐演变生长成大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜。通过对形貌演化规律及X射线衍射图谱变化规律进行分析,提出了不同形貌TiO₂薄膜的生长演化机制,并对盐酸在其中的作用进行了说明。为了进一步改善TiO₂薄膜的性能,采用连续离子层吸附反应法对不同形貌的TiO₂薄膜进行CdS量子点敏化。采用紫外可见吸收光谱分析法和三电极体系对复合薄膜的光吸收性能和光电化学(PEC)性能进行了研究,实验数据显示CdS/TiO₂复合薄膜的光电化学性能皆明显优于单纯TiO₂薄膜,而且纳米片阵列薄膜的性能明显优于其他形貌薄膜,说明了大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜的性能优越性。     

多孔GaN薄膜的制备与光学性能研究

将表面沉积有金纳米颗粒的GaN薄膜在H₂与N₂的混合气氛下进行高温退火，成功制备了多孔GaN薄膜。多孔GaN薄膜的表面形貌可通过退火温度、退火时间及金沉积时间等参数进行调控。利用高分辨X射线衍射(HRXRD)和拉曼光谱表征了不同GaN结构的晶体质量，与平面GaN薄膜相比，多孔GaN薄膜的位错密度和残余应力均有所降低，在退火温度为1 000℃时其位错密度最小，应力的释放程度较大。采用光致发光(PL)光谱表征了其光学性质，与平面GaN薄膜相比，多孔GaN薄膜的发光强度显著提高，这可归因于多孔结构的孔隙率增大，有效增加了光的散射能力。此外，通过电化学工作站测试了不同GaN结构的光电流密度，结果表明，具有更大比表面积的多孔GaN薄膜在作为工作电极时，光电流密度是平面GaN薄膜的2.67倍。本文通过高温刻蚀手段成功制备了多孔GaN薄膜，为GaN外延层晶体质量与光学性能的提升及在光电催化等领域中的应用提供了一定的理论指导。     

(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜机电耦合性能

铁电薄膜由于其优异物理性能,而被广泛应用于微电子、光电子、微机电领域。在铁电薄膜理论研究方面,热力学理论可以有效地预测铁电薄膜的相结构、极化特性和机电性能等,且已在(001)取向铁电薄膜的研究中取得了较好的应用,而对于(111)取向铁电薄膜的研究报道非常少。因此,本文通过对序参量坐标转换的方法,构建了(111)取向薄膜的热力学势能函数及其机电性能计算方法。基于此,研究了(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构及其机电性能。研究结果表明,(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构主要存在沿晶轴方向三个极化可互换的对称相:顺电相PE、菱方相R和单斜相M_A(或M_B)。在应变和外电场的调控下,(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜展现出优良的机电性能,在R和M_A相变点处,介电常数ε11、ε22、ε33和面外压电系数d33取得了极大值。在外电场E₃分别为0、50 kV/cm、100 kV/cm和200 kV/cm时,面外介电常数ε33的峰值分别为4 382、2 646、2 102和1 600,面外压电系数d33的峰值分别为303.8 pm/V、241.9 pm/V、219.7 pm/V和195.1 pm/V。应变和外电场能够较好地调控薄膜的机电耦合性能,可为优异机电耦合性能的器件制备提供参考。     

BaTiO3薄膜的制备及其在电光调制器的应用

BaTiO₃凭借其较高的电光系数、优良的压电性质和非线性光学性质，成为制备高性能电光调制器的关键材料。其制备方法、实验条件和衬底的选择等决定了薄膜的质量、生长取向和电光系数等，进而影响电光调制器的传播损耗、半波电压、消光比等性能。本文从电光调制器的工作原理出发，围绕BaTiO₃薄膜的制备方法、实验条件和薄膜衬底等，探讨了成膜的取向和质量的影响因素，分析了各个BaTiO₃薄膜制备方法的优缺点，论述了波导的结构及参数，并展望了未来优化BaTiO₃薄膜制备和波导制作工艺的方向。     

静电纺丝法制备CeO2微纳米纤维及其除氟性能

以聚丙烯腈(PAN)为载体,六水合硝酸铈[Ce(NO₃)₃·6H₂O]为原料,采用静电纺丝法制备了Ce(NO₃)₃/PAN纤维,在空气中热处理得到CeO₂微纳米纤维,通过XRD、BET和SEM对CeO₂微纳米纤维进行表征。采用静态吸附实验探讨了CeO₂微纳米纤维去除水溶液中氟离子的性能,考察了溶液pH值、初始氟离子浓度及共存阴离子等对吸附性能的影响。结果表明,pH=3时,CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附性能最佳,CeO₂吸附量随着F^-浓度的增大呈上升趋势。CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附等温线遵循Langmuir模型,二级动力学模型能很好地描述CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附过程。CeO₂微纳米纤维的除氟性能优良,可为其实际应用提供理论参考。     

YBCO/ND-Y2O3/YBCO超导薄膜的制备及其特性研究

采用光辅助金属有机物化学气相沉积技术,在LaAlO3(100)单晶衬底上外延制备约500 nm厚YBCO/ND-Y2O3/YBCO薄膜.用X射线衍射技术分析薄膜的物相结构和外延特性,通过扫描电子显微镜观察薄膜的表面与截面形貌.主要研究了不同生长时间的Y2 O3纳米点对YBCO超导薄膜性能的影响.Y2 O3纳米点生长时间为2Os样品的临界电流密度达到2.4 MA/cm2(77 K,0T),与未生长Y2O3纳米点的YBCO薄膜相比,其临界电流密度提高20;.分析表明,薄膜中的Y2O3在YBCO薄膜内部起到了有效钉扎中心作用,提高了临界电流密度.