(111)取向(Pb,La)TiO3铁电薄膜中90°纳米带状畴与热释电性能的研究

采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上生长了掺镧钛酸铅(PLT)铁电薄膜.用X射线衍射技术(XRD)研究了PLT薄膜结晶性能,结果表明PLT薄膜为(111)择优取向钙钛矿相织构.使用原子力显微镜(AFM)和压电响应力显微镜(PFM)分别观察了PLT薄膜的表面形貌和对应区域的电畴结构.PFM观察显示PLT薄膜中存在90°纳米带状畴,电畴的极化为首尾相接的低能量的排列方式,带状畴的宽度为20-60nm.研究了PLT10铁电薄膜的制备条件与性能之间的关系.发现在优化条件下制备的PLT10铁电薄膜的介电常数εr为365、介电损耗tgδ为0.02,热释电系数γ为2.18×10-8C·(cm2·K)-1,可以满足制备非制冷红外探测器的需要.     

微结构对Eu掺杂Bi4Ti3O12铁电薄膜铁电性能的影响

采用金属有机物分解法在Pt/Ti/Si(111)基底上制备了退火温度分别为600℃,650℃,700℃的Bi_3.15Eu_0.85Ti₃O₁₂(BET)铁电薄膜,并对其结构及铁电性能进行了测试,再使用扫描探针显微镜对BET薄膜的电畴翻转进行了实时观测.BET薄膜c畴发生180°畴变的最小电压为+6V,而r畴由于其高四方性,即使极化电压增至+12V也不会发生翻转.薄膜的铁电性主要源于c畴的极化,随着退火温度的升高,c畴的区域面积增加,BET薄膜的剩余极化强度随之增大.退火温度为700℃的BET薄膜剩余极化强度达到84μC/cm². 关键词： 铁电薄膜 电畴翻转 扫描探针显微镜     

PT/PZT/PT铁电薄膜的铁电畴和畴壁

用sol-gel法制备出了具有良好铁电性、纯钙钛矿结构的PbTiO₃/Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃/PbTiO₃(PT/PZT/PT)新型夹心结构铁电薄膜.用扫描力显微镜(SFM)的压电响应模式获得了薄膜铁电畴的垂直于膜平面方向(OPP)、膜平面内(IPP)及OPP的相位和幅度图像，结合理论分析指出薄膜的电畴主要由c畴和偏离垂直于膜平面方向上的c畴构成，薄膜取向的复杂性导致了复杂的畴结构.对于［111］取向的薄膜，当偏离垂直于膜平面方向上的c畴在垂直膜平面方向和面内方向都相反时构成180°的畴壁，在垂直膜平面方向上相同、面内方向相反或由垂直膜平面方向上相反、面内方向相同时构成90°畴壁. 关键词： 铁电薄膜 PT/PZT/PT 电畴和畴壁 扫描力显微镜(SFM)     

外加电场对铁电薄膜相变的影响

采用热力学非线性理论,研究了外加电场对立方基底Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃(PZT)铁电薄膜相变的影响.通过数值计算,得到了"失配应变-外加电场"相图,及外加电场与极化强度的关系.当外加电场达到186 kV/cm时,能使生长在SrTiO₃ 基底上PZT铁电薄膜从单斜r相转变为c相.在实验上,采用扫描探针显微镜通过对PZT薄膜施加不同的极化电场来研究了它的电畴翻转.从得到的压电响应相图可以看出,绝大多数的电畴是清晰可 关键词： 铁电薄膜 相变 扫描探针显微镜 失配应变     

溶胶-凝胶法制备(Ba0.7Sr0.3)TiO3/LaNiO3异质薄膜及其结构和介电性质研究

采用改进的溶胶-凝胶方法在单晶Si(100)衬底上制备了介电性能优异的(Ba_0.7Sr_0.3)TiO₃/LaNiO₃异质薄膜.实验发现，在750 ℃下 、O₂气氛中晶化的LaNiO₃薄膜的电阻率最小.C-V与I-V特性测量表明(Ba_0.7Sr_0.3)TiO₃薄膜具有优异的介电性能，在频率为50kHz、零偏压下的相对介电常数ε_r>300，偏压为6V时漏电流密度J_L<1.2×10^-6A/cm². 关键词： xSr_1-x)TiO_３铁电薄膜')" href="#">(Ba_xSr_1-x)TiO_３铁电薄膜 ３底电极')" href="#">LaNiO３底电极 溶胶-凝胶法     

MgF2单晶的THz光谱研究

利用THz时域光谱技术对MgF₂晶体(样品1)和MgF₂：Co晶体(样品2)在0.5—2.5 THz的吸收特性进行了研究.在0.5—2.5 THz波段，样品1吸收系数α(ν)随频率ν增加而增大，最大值为24 cm^-1.样品2的吸收系数比样品1大得多，Co掺杂使晶格吸收带边向低频移动，而且样品2在1.9 THz有吸收峰，吸收系数达到70 cm^-1，由此求出F^--Co²⁺离子键伸缩振动的键力常数K为3.40×10^-2　N/cm.这一结果表明，THz光谱分析有可能成为研究晶体化学键的一种重要手段.利用光学常数之间的关系计算了两个样品在0.5—2.5 THz的介电函数的实部ε₁(ν)，得到样品1的ε₁(ν)值在4.67至4.73之间，样品2的ε₁(ν)值在4.62至5.01之间. 关键词： THz辐射 光谱 2晶体')" href="#">MgF₂晶体     

含铜铁电电容器SrRuO3/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/SrRuO3/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO2/Si异质结的研究

应用磁控溅射法以Ni-Al同时作为Cu与SiO₂/Si,Cu与SRO薄膜之间的阻挡层材料,将Cu与SiO₂/Si衬底和氧化物薄膜电极隔离,避免它们在高温氧气氛中发生化学反应和互扩散,实现了Cu薄膜与氧化物铁电电容器的集成.采用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了不同温度下快速退火的SrRuO₃(SRO)/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO₂/Si含Cu异质结的微结构和表面形貌,结果发现SRO/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO₂/Si含Cu多层异质结薄膜在高达750 ℃仍然具有较强的Cu衍射峰和比较平整的表面,显示出了很好的高温热稳定性.研究了"室温长高温退"和"低温长高温退"两种工艺手段,发现在制备含Cu多层氧化物薄膜异质结时,低温长高温后退火的方式要优于常规的室温长高温后退火方式,通过低温长高温退工艺可以缓解应力、削弱界面粗化和避免高温生长对阻挡层和Cu薄膜结构的破坏.最后结合sol-gel法将Pb(Zr_0.4Ti_0.6)O₃(PZT)生长在该含Cu异质结上,制备得SRO/PZT/SRO/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO₂/Si含Cu铁电电容器,研究了电容器的薄膜结构、铁电性能和漏电特性等,发现制备的含Cu铁电电容器具有很好的铁电性能,如电滞回线趋势饱和,剩余极化强度高达~42 μC/cm²,矫顽电压为~1.0 V,介电常数~1600,漏电流~1.83×10^-4 A/cm²,以及良好的抗疲劳特性和保持特性等,表明导电性优良的Cu薄膜可以应用于高密度高性能铁电电容器.对其漏电机理研究表明,SRO/PZT/SRO含Cu铁电电容器满足空间电荷限制传导机理. 关键词： Cu PZT 铁电电容器 Ni-Al     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅲ)疏水性能分析

不同沉积条件下，在单晶硅基底上沉积了含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜，用静滴接触角/表面张力测量仪测量了水与FN-DLC膜表面的接触角.用X射线光电子能谱、Raman光谱和傅里叶变换吸收红外光谱(FTIR)分析了薄膜的组分和结构.用原子力显微镜观测了薄膜的表面形貌.结果表明，FN-DLC薄膜疏水性能主要取决于薄膜表面的化学结构、薄膜表面极化强度的强弱、以及薄膜的表面粗糙度的大小.sp³/sp²的比值减小，CF₂基团含量增加，薄膜粗糙度增加，接触角增大；反之，则接触角减小.在工艺上，沉积温度和功率的减小，气体流量比r(r=CF4/［CF₄+CH₄］)的增加，都会使水的浸润性变差，接触角增大. 关键词： 氟化类金刚石膜 疏水性 接触角     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的2.0μm发光特性及能量传递

研究了Tm³⁺/Ho³⁺共掺TeO₂-WO₃-ZnO玻璃在808 nm激光二极管抽运下的2.0μm发光特性及Tm³+与Ho³⁺之间的能量传递.应用Judd-Ofelt理论计算了Ho³⁺在碲酸盐玻璃中的谱线强度参量Ω_t (t=2,4,6)、自发辐射概率A_r、辐射寿命τ_r等.计算了Ho³⁺的吸收截面σ_a(λ)和受激发射截面σ_e(λ).结果表明：碲酸盐玻璃中Tm³⁺→Ho³⁺正向能量传递系数大约是Tm³⁺←Ho³⁺反向能量传递系数的18倍.Ho³⁺离子的⁵I₇能级的寿命为3.9ms，2.0μm处的最大发射截面为9.15×10^-21cm².在0.5mol% Tm₂O₃和0.15mol% Ho₂O₃共掺的碲酸盐玻璃中能获得2.0μm的最大增益.通过比较氟化物、碲酸盐和镓铋酸盐重金属氧化物等玻璃中Ho³⁺的量子效率η，σ_e×τ_m值和增益系数G(λ)等，发现Tm³⁺/Ho³⁺共掺碲酸盐玻璃是一种理想的2.0μm激光器用基质玻璃. 关键词： 2.0μm发光 能量传递 增益 碲酸盐玻璃     

不同衬底上Pb(Zr0.52Ti0.48)O3择优取向铁电薄膜的制备和研究

通过MOD法在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO₂/Si基片上制备出LaNiO₃ ( LNO)薄膜.再通过修 正的Sol-gel法，在Pt(111)/Ti/SiO₂/Si,LNO/Si(100)和LNO/Pt/Ti/SiO_{2< /sub>/Si三种衬底上 制备出具有择优取向的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜. 经XRD分析表明，L NO薄膜具有(100)择优取向的类钙钛矿结构；PZT薄膜均具有钙钛矿结构，且在Pt(111)/Ti/S iO2/Si衬底上的薄膜以(110)择优取向，在LNO/Pt/Ti/SiO2/Si和LN O/Si(100)衬底上的 薄膜以(100)择优取向.经场发射SEM分析和介电、铁电性能测试表明，在LNO/Si和LNO/Pt/Ti /SiO2/Si衬底上的PZT薄膜的平均粒径、介电常数以及剩余极化强度均比以Pt/T i/SiO2/Si为衬底的薄膜大. 关键词： 3}薄膜')" href="#">LaNiO₃薄膜 PZT铁电薄膜 择优取向 剩余极化强度     

Te/TeO2-SiO2复合薄膜的吸收和非线性光学特性研究

应用分光光度计测量Te/TeO₂-SiO₂复合薄膜的透射光谱和吸收光谱, 在480nm附近观察到Te颗粒引起的等离子体共振吸收峰; 采用Z扫描技术研究了共振(激发波长为532 nm)和非共振情况下(激发波长1064 nm) 不同电位制备薄膜的Te颗粒状态与复合薄膜的三阶非线性极化率的关系. 基于有效介质理论对复合薄膜的三阶非线性效应进行分析, 研究Te颗粒大小对Te/TeO₂-SiO₂复合薄膜的非线性光学性质的影响及其产生机理. 结果表明薄膜制备过电位增大, Te的粒径减小, 颗粒数量多, 颗粒分布趋于均匀, 使得金属颗粒的表面等离子体共振峰红移, 吸收强度增强, 导致三阶非线性光学效应增强, χ⁽³⁾由1064 nm的5.12×10^-7 esu增大为532 nm的8.11×10^-7 esu. 关键词： 碲 二氧化碲 复合薄膜 三阶非线性     

Sr0.61Ba0.39Nb2O6薄膜的电光特性

用激光脉冲沉积(PLD)法在MgO(001)衬底上成功地生长、制备出了外延Sr_0.61Ba_0.39Nb₂O₆(SBN61)电光薄膜;通过SBN61电光薄膜椭偏光谱测量的分析研究,得到了SBN61电光薄膜的光学常数;通过电致双折射方法对生长在(001)MgO衬底上的SBN61薄膜的电光性能进行了测量研究,发现SBN61电光薄膜电致双折射的变化Δn与所加电场E成平方关系,其二次电光系数R=0.21×10^-16(m/V)²。     

Nd3+螯合物的含氢有机溶液光谱性能研究

研究了Nd(TTA)₃螯合物溶于二甲基甲酰胺溶剂的光谱性质，溶液中所有氢未置换为氘.测量了这种溶液体系的吸收谱、荧光谱和荧光寿命.在898和1058 nm波长处观察到明显的Nd³⁺荧光特征峰.用Judd-Ofelt理论对吸收谱进行分析计算，得到了三个强度参数Ω_t(t=2,4,6)分别为Ω₂=4.9×10^-20 cm², Ω₄=5.1×10^-20 cm²和Ω₆=2.5×10^-20 cm².利用强度参数计算了⁴F_3/2能级与⁴I_9/2和⁴I_11/2之间的跃迁强度S_ed、自发辐射系数A_ed以及荧光分支比β等，估算了⁴F_3/2能级的辐射跃迁寿命τ_r＝682 μs.实测1058和898 nm波长处荧光寿命τ大约为460和505 μs，因此荧光量子效率分别高达0.67和0.74.荧光量子效率高表明Nd³⁺在这种溶液中无辐射跃迁比较弱；强度参数Ω₂比较大，表明Nd³⁺在溶液中具有不对称配位场环境，不对称的配位场环境可大大促进Nd³⁺吸收激发能量.光谱质量因子Ω₄/Ω₆>1，使得898 nm的辐射强于1058 nm的辐射. 关键词： Nd 有机溶液 光谱性能 Judd-Ofelt理论     

Nd3+掺杂的氧化镧钇透明激光陶瓷的光谱性能研究

采用传统无压烧结工艺制备了Nd³⁺掺杂的Y_2-2xLa_2xO₃(x=0.08)透明陶瓷并对其光谱性能进行了研究. 结果表明：Nd³⁺:Y_1.84La_0.16O₃透明陶瓷在780—850 nm的波长范围内有较宽的吸收带. 当Nd³⁺掺杂量为1.5at%时，在820 nm和激光二极管抽运的808 nm处的吸收截面分别为σ_abs(820 nm)=1.81×10^-20 cm²，σ_abs(808 nm)=1.54×10^-20 cm². 最强的发射峰位于1078 nm处，并具有荧光寿命长、发射带宽宽、量子效率高等特点. 加入La₂O₃后，基质的光谱品质参数X_Nd由1.6减小到0.46，因此和⁴F_3/2—⁴I_11/2跃迁相对应的荧光分支比β_J,11/2增大为56.82%. Nd³⁺:Y_1.84La_0.16O₃透明陶瓷的这些性质有利于高效率的激光输出和超短锁模激光脉冲的实现. 关键词： 氧化镧钇透明陶瓷 光谱性能 3+')" href="#">Nd³⁺     

La0.67Sr0.08Na0.25MnO3的奇特输运性质及CMR效应

用固相反应法制备了La_0.67Sr_0.08Na_0.25MnO₃样品.通过磁化强度-温度(M-T)曲线、电阻率-温度(ρ-T)曲线以及ρ-T拟合曲线研究了样品的输运性质及庞磁电阻(colossal magnetoresistance，CMR)效应.结果表明，ρ-T曲线和磁电阻-温度(MR-T)曲线均出现双峰现象；高温峰是伴随顺磁-铁磁(PM-FM)相变出现绝缘体-金属(I-M)相变，低温峰是颗粒界面效应；两个绝缘相输运机理不同：较低温度下(248K<T<274K)，ρ(T)符合极化子的可变程跃迁模型，而在更高温区(330K<T<374K)，ρ(T)符合极化子近邻跃迁模型；两个类金属相输运机理也不同：在低温区(67K<T<186K)，满足ρ-T^2.5关系，输运机理是自旋波散射和电-磁子散射作用，而在高温区(292K<T<304K)，满足ρ-T²关系，输运机理是单磁子散射作用. 关键词： 庞磁电阻 金属-绝缘体转变 晶界效应 输运行为     

PbTiO3/PbZr0.3Ti0.7O3/PbTiO3夹心结构铁电薄膜子晶层的优化

用Sol-Gel法制备了Pb_(1+x)TiO₃/PbZr_03Ti_07O₃/Pb_(1+x)TiO₃(PT/PZT/PT)夹心结构及PZT铁电薄膜,为了获得高质量的PT/PZT/PT夹心结构铁电薄膜,使用不同过量Pb配比(x)的PbTiO₃ (PT)层进行制备,以获得优化的PT子晶层.X射线 关键词： PT/PZT/PT 夹心结构 子晶 铁电薄膜     

YMnO_3薄膜的铁电行为及其纳米尺度铁电畴的研究

六方YMnO_3是一种特殊的多铁性材料,因其具有介电常数低、单一极化轴、无挥发性元素等特点,在磁电领域具有独特的优势,但目前关于YMnO_3薄膜的铁电性特别是畴结构的研究相对较少.本文采用溶胶-凝胶法在Si(100)基片上制备了多铁性YMnO_3薄膜,利用掠入射X-射线衍射、原子力显微镜对薄膜的结构及表面形貌进行了分析,用压力显微镜(PFM)技术研究了纳米尺度畴结构及微区电滞行为,并通过I-V,P-E曲线进一步研究了薄膜的漏电流和宏观电滞行为.结果表明,该薄膜为六方钙钛矿结构,YMnO_3晶粒大小均匀并且结晶性较好,薄膜表面粗糙度为7.209 nm.PFM图显示出清晰的电畴结构,结合典型的微区振幅蝴蝶曲线和相位电滞回线,证实该YMnO_3薄膜具有较好的铁电性.由于受内建电场的作用,振幅曲线和相位曲线都向正向偏移,表现出非对称特征.该薄膜的漏电流密度低于10~(-6)A·cm~(-2),因而其电滞回线基本能够达到饱和.     

应力作用下EuTiO3铁电薄膜电热效应的唯象理论研究

基于Laudau-Devonshire的热动力学模型, 计算了EuTiO₃铁电薄膜材料的电热效应. 结果显示在外加应力的调控下, 电极化、电热系数以及绝热温差都会随之变化. 外加垂直于表面的张应力加大, 薄膜的相变温度升高, 绝热温差增加, 最大绝热温差所对应的工作温度向高温区移动. 对于二维平面失配应变u_m =-0.005的薄膜, 当外加张应力σ₃ = 5 GPa时, 其最大电热系数为1.75×10^-3 C/m²·K, 电场变化200 MV/m 时室温下绝热温差ΔT 的最大值可达到14 K 以上, 绝热温差ΔT ≥13 K 的工作温区超过120 K, 表明可以通过调控外部应力来获取室温时较大的绝热温差. 此结果预示着铁电EuTiO₃ 薄膜在室温固态制冷方面可能具有较好的应用前景.     

MgO(111)衬底MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)在MgO(111)衬底上制备了干净的MgB₂超导超薄膜. 在背景气体压强, 载气氢气流量以及沉积时间一定的情况下, 改变B₂H₆的流量, 制备得到不同厚度系列的MgB₂超导薄膜样品, 并测量了其超导转变温度 T_c, 临界电流密度J_c等临界参量. 该系列超导薄膜沿c轴外延生长, 表面具有良好的连接性, 且有很高的超导转变温度T_c(0) ≈ 35-38 K和很小的剩余电阻率ρ(42 K) ≈ 1.8-20.3 μΩ·cm^-1. 随着膜厚的减小而减小, 临界温度变低, 而剩余电阻率变大. 其中20 nm的样品在零磁场, 5K时的临界电流密度J_c ≈ 2.3×10⁷ A/cm². 表明了利用HPCVD在MgO(111)衬底上制备的MgB₂超薄膜有很好的性能, 预示了其在超导电子器件中广阔的应用前景. 关键词： MgO(111)衬底 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 混合物理化学气相沉积     

用激光分子束外延在Si衬底上外延生长高质量的TiN薄膜

采用激光分子束外延技术,利用两步法,在Si单晶衬底上成功地外延生长出TiN薄膜材料.原子力显微镜分析结果显示, TiN薄膜材料表面光滑,在10 μm×10 μm范围内,均方根粗糙度为0842nm.霍耳效应测量结果显示,TiN薄膜在室温条件下的电阻率为36×10^-5Ω·cm,迁移率达到5830 cm²/V·S,表明TiN薄膜材料是一种优良的电极材料.X射线θ—2θ扫描结果和很高的迁移率均表明,高质量的TiN薄膜材料被外延在Si衬底 关键词： 激光分子束外延 TiN单晶薄膜 外延生长