微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法沉积氟化非晶碳薄膜的研究

使用三氟甲烷和苯的混合气体,利用微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法制备了F/C比在0.11—0.62之间的α-C∶F薄膜.研究了微波功率对薄膜沉积和结构的影响,发现微波功率的升高提高了薄膜的沉积速率,降低了薄膜的F/C比,也降低了薄膜中CF和CF₃基团的密度,而使CF₂基团的密度保持不变.在高微波功率下可以获得主要由CF₂基团和C=C结构组成的α-C∶F薄膜.薄膜的介电频率关系(1×10³—1×10⁶Hz)和损耗频率关系(1×10²—1×10⁵Hz)均呈指数规律减小,是缺陷中心间简单隧穿引起的跳跃导电所致.α-C∶F薄膜的介电极化主要来源于电子极化 关键词： 氟化非晶碳薄膜 ECR等离子体沉积 键结构 介电性质     

BaTiO_3/SrTiO_3(1∶1)有序超晶格的第一性原理研究

用第一性原理计算研究沿[110]和[111]方向有序的Ba Ti O3/Sr Ti O3(BTO/STO)1∶1超晶格的晶格动力学、介电和压电性能.对两种有序BTO/STO超晶格从最高对称性的结构出发计算布里渊区中心声子,通过冻结不稳定声子得到畸变结构,进一步冻结不稳定声子得到基态结构.两种有序BTO/STO超晶格的基态结构分别是Pm和R3m结构.把声子介电张量和内应变压电张量分解成单个离子和单个声子的贡献.根据离子对介电和压电张量各分量的贡献可知Ti和O离子对介电和压电有比较大的贡献.声子对介电和压电张量的贡献的分析果表明频率较低的声子有主要的贡献.特别是沿[110]方向有序BTO/STO超晶格中ε11主要来自于频率为49 cm-1的软模A'声子的贡献.     

SrTiO3金属-绝缘体-半导体结构的介电与界面特性

采用金属有机分解法在p型Si衬底上制备了SrTiO3（STO）薄膜.研究了STO薄膜金属 绝缘体 半导体(MIS)结构的介电和界面特性.结果表明，STO薄膜显示出优异的介电性能，在10kHz处的介电常数约为105，损耗低于001，这来源于多晶结构和良好的结晶性；MIS结构中的固定电荷密度Nf和界面态密度Dit分别约为15×1012cm-2和(14—35)×1012cm-2eV-1，这主要与Si/STO界面处形成的低介电常数界面层有关. 关键词： SrTiO3薄膜 MIS结构 介电性能 Si/STO界面     

SrTiO3金属-绝缘体-半导体结构的介电与界面特性

采用金属有机分解法在p型Si衬底上制备了SiTiO3(STO)薄膜.研究了STO薄膜金属-绝缘体-半导体(MIS)结构的介电和界面特性.结果表明,STO薄膜显示出优异的介电性能,在10kHz处的介电常数约为105,损耗低于0.01,这来源于多晶结构和良好的结晶性;MIS结构中的固定电荷密度Nf和界面态密度Dit分别约为1.5×1012cm-2和(1.4-3.5)×1012 cm-2 eV-1,这主要与Si/STO界面处形成的低介电常数界面层有关.     

掺钼ZnO透明导电薄膜的太赫兹电磁波传输性质

采用直流磁控反应溅射方法,通过调节氧分压在玻璃基底上制备了不同载流子浓度的掺Mo的ZnO（ZMO）透明导电薄膜.应用太赫兹电磁波时域光谱技术研究了ZMO导电膜的太赫兹电磁波透射性质及介电响应,得到了与频率相关的电导率、能量吸收和薄膜折射率,实验结果与经典Drude模型相符很好.ZMO导电膜的太赫兹电磁波脉冲透射性质表明,通过调节ZMO薄膜的载流子浓度,该导电膜可作为应用于衬底和光学器件等太赫兹电磁波频率范围的宽带抗反射涂层. 关键词： 太赫兹电磁波光谱 薄膜电导率 宽带抗反射 透明导电薄膜     

微波频率下Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜的介电特性随温度及外加偏压变化的检测

提出了一种新的结构来表征钛酸锶钡薄膜在微波频率下的介电特性,即在沉积有钛酸锶钡薄膜的氧化镁基片上制作了共面带阻滤波器.借助于共面带阻滤波器的谐振频率和Q值,通过比较其测量值与仿真值,可以得出钛酸锶钡薄膜的介电常数和介电损耗.在变温测试过程中,注意到金导电层的电导率对带阻滤波器的谐振频率和Q值有较大的影响.为了准确地得到钛酸锶钡薄膜的介电特性,仔细分析了金导电层对带阻滤波器频率响应曲线的影响,并在比较求值过程中消除了这一影响.     

淀积气压对脉冲激光淀积La掺杂钛酸铅薄膜介电性能的影响

利用脉冲激光淀积法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了28mol%La掺杂钛酸铅薄膜.采用不同的淀积氧气压，并分析了其对薄膜微观结构和介电性能的影响.结果表明，在2Pa左右的气压下淀积的薄膜具有好的结晶度和介电系数.在频率为10kHz时28mol%La掺杂钛酸铅薄膜的介电系数达852，并且保持了较低的损耗.同时制备了其他La掺杂浓度的PbTiO3薄膜，发现它们也有类似的特点.对此作了定性解释. 关键词： 脉冲激光淀积 PLT薄膜 气压 介电增强     

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

研究并比较了两种不同(Ba0.5,Sr0.5)TiO3(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜,发现制备条件的不同,可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数,在10kHz下,超过2500,并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜,而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu3Ti4O12.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变,符合居里-外斯定律;低温氮气氛下制备的BSTO薄膜,介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型,是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释.     

BaTiO_3/SrTiO_3(1:1)超晶格的晶格动力学、介电和压电性能的第一性原理研究

对于BaTiO3/SrTiO3(BTO/STO)沿[001]方向有序的1:1超晶格,从最高对称性的P4/mmm结构出发,用第一性原理计算了布里渊区中心声子,通过冻结不稳定声子得到P4mm和Amm2结构,进一步冻结不稳定声子得到其基态单斜Cm结构.计算了三种畸变结构的自发极化及Cm结构的电子和声子对介电和压电的贡献.分析表明:ε22和e26主要来自于频率为197,146和97 cm-1的A′′声子的贡献;ε33和e33主要来自于频率为189和139 cm-1的A′声子的贡献;ε11和e11主要来自于频率为246 cm-1的A′声子的贡献.根据离子对介电和压电张量各分量的贡献可知,Ti和O离子对介电和压电有比较大的贡献.     

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

研究并比较了两种不同(Ba_0.5,Sr_0.5)TiO₃(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜，发现制备条件的不同，可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数，在10kHz下，超过2500，并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜，而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu_３Ti_４O₁₂.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变，符合居里-外斯定律；低温氮气氛下制备的BSTO薄膜，介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型，是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释. 关键词： 薄膜 脉冲激光沉积 介电弛豫     

电流变液的微波透射调控行为

依据外电场作用下电流变液结构由各向同性转变为各向异性及介电性能改变的实验事实,建立了微波穿透电流变液样品的理论模型,导出了微波透射率的基本表达形式.理论模拟显示:当电流变液的介电常量小于所处环境的介电常量时,透射率随电场的增加而增加;反之则减小.实验研究表明:电流变液的微波衰减(透射率)的变化可以通过电场来调控.分析认为在外加电场作用下,电流变液结构转变和介电性能的变化是导致微波透射率可调控的主要原因.     

电流变液的微波透射调控行为

依据外电场作用下电流变液结构由各向同性转变为各向异性及介电性能改变的实验事实,建立了微波穿透电流变液样品的理论模型,导出了微波透射率的基本表达形式.理论模拟显示:当电流变液的介电常量小于所处环境的介电常量时,透射率随电场的增加而增加;反之则减小.实验研究表明:电流变液的微波衰减(透射率)的变化可以通过电场来调控.分析认为在外加电场作用下,电流变液结构转变和介电性能的变化是导致微波透射率可调控的主要原因.     

双层介电薄膜结构双液体变焦透镜的研究

在双层介电薄膜结构双液体变焦透镜模型的基础上,分析了透镜焦距与外加电压、双层介电薄膜的介电常量、薄膜厚度等参量的关系.并以降低双液体变焦透镜驱动电压为目的,选择了相对介电常量较高的五氧化二钽薄膜作为内层介电层,相对介电常量较低的防水层为外层介电层,分析了双层介电薄膜的厚度以及厚度的匹配对双液体变焦透镜的变焦范围和驱动电压的影响,在保证一定的变焦范围并尽可能降低透镜驱动电压情况下获得最佳透镜工艺参量.模拟结果表明:疏水层薄膜厚度比高介电层薄膜厚度小很多时,双液体变焦透镜可实现低压驱动,且双液体变焦透镜在一定变焦范围内所需驱动电压可下降到10V以下,而疏水层薄膜厚度与高介电层薄膜厚度相当或高于高介电层薄膜厚度都不能有效利用高介电薄膜的高介电性能来降低双液体变焦透镜的驱动电压.     

应变增强Nb掺杂SrTiO3薄膜热电性能

高性能热电材料的发展有望帮助解决未来能源危机,且随着可穿戴器件的发展与应用,热电材料和器件除了要具备更高的热-电转化性能以外,还必须具有良好的柔性.将热电材料制成薄膜既可以为微型器件供电,也有潜力应用于柔性器件.本文使用脉冲激光沉积方法,在商用SrTiO₃ (STO)和La_0.3Sr_0.7Al_0.65Ta_0.35O₃ (LSAT)衬底上制备得到了不同厚度的高质量铌掺杂钛酸锶薄膜(Nb:STO),并对薄膜的表面形貌、结构以及热电性能进行表征与测试.结果显示,使用LSAT作为衬底可以对薄膜施加面内压应变,随着薄膜厚度的增大,应变逐渐释放并接近于块体Nb:STO.随着厚度的增大,薄膜的热电性能逐渐提升,在STO衬底上生长的208 nm厚样品的室温功率因子相比于52 nm样品提升了187%.此外, 144 nm厚度的Nb:STO/LSAT薄膜室温塞贝克系数达到了265.95 μV/K,这是由于衬底应变导致薄膜样品的能带变化.本工作表明通过应变工程调控铌掺杂钛酸锶薄...     

弛豫铁电体介电可调性的研究

无铅弛豫铁电体具有较好的介电可调性,在顺电相有较大的介电常数和极小的损耗,因较大的优值而被广泛地用于微波器件.根据现有的介电可调性理论,通过参量的适当修正,对介电可调性的表达式做了合理的探讨,结论适用于处理实验结果.比较发现,在电场作用下顺电相保持不变的近似得出的结论与实验结果差距较大,而转化为铁电相与实验结果完全吻合.考虑外加电场和自发极化对弹性吉布斯自由能的修正,导出了高电场对介电常数的修正关系,与实验结果相符.提出了介电可调度的概念与计算公式,能够定量表示掺杂对介电可调性的影响.     

用作电致变色器件的LiNbO_3离子导体薄膜的研究

采用射频溅射方法制备用作电致变色器件的ＬｉＮｂＯ３薄膜，利用频率外推法和Ｗａｎｇｎｅｒ极化法对所沉积的ＬｉＮｂＯ３离子导体薄膜的离子电导率进行了测试和计算，给出了薄膜的光谱特性，分析和讨论了薄膜制备工艺对薄膜结构和离子电导率的影响和作用。     

(100)MgO和(100)LaAlO3高温超导基片材料THz时域光谱研究

THz波段位于微波与红外之间 ,该波段电磁波与物质的相互作用是一个崭新的研究领域 .应用THz时域光谱技术研究了两种重要的单晶基片材料 (1 0 0 )MgO和 (1 0 0 )LaAlO3的THz光谱 .在 0 2— 2THz频率范围 ,得到这两种材料在THz波段的光学参数 .结果表明 ,在THz波段MgO基片材料的折射率 n和介电系数 ε不随频率的变化而变化 ,而LaAlO3基片材料的折射率和介电系数随着频率的增加而略有增加 .在 1THz频率处 ,测得MgO的复折射率 n =3 4 6 i0 0 0 1 ,复介电系数 ε =1 2 2 7 i0 0 6 ;LaAlO3的复折射率 n =4 78 i0 0 2 ,复介电系数 ε =2 2 5 i0 2 在THz波段 ,LaAlO3基片的介电损耗tanδ约为MgO的 5倍 ,且两者的介电损耗值均小于 0 0 1 ,说明MgO和LaAlO3材料作为高温超导器件基片材料可以工作于THz波段     

低温氮化硅薄膜的介电性能研究

研究了微波电子回旋共振等离子体化学汽相沉积低温氮化硅薄膜在5—10⁶Hz频率范围内的介电性能．由于低温氮化硅薄膜为具有分形结构的纳米非晶薄膜，致使氮化硅薄膜的介电谱、损耗谱在低频区和高频区具有两种不同的分布规律．在低频区介电谱具有ε′∝ω^n－1₁的关系，ｎ₁在0.82—0.88之间，是电子跳跃导电的结果；在高频区介电谱具有ε′∝ω^n-1₂的关系，n₂在0 关键词：     

碳纳米管/聚苯胺纳米复合管的制备及其微波介电特性研究

用原位乳液聚合法在碳纳米管表面包覆聚苯胺，制备出了碳纳米管/聚苯胺一维纳米复合管.复合管的直径为50—80 nm，聚苯胺包覆层的厚度为20—30 nm，聚苯胺在碳纳米管表面以层状和枝晶状两种形态生长.研究了碳纳米管/聚苯胺复合管在2—18 GHz的微波介电特性.与纯碳纳米管相比，碳纳米管/聚苯胺复合管的介电常数的实部ε′和虚部ε″在2—18 GHz随频率变化较小，在低频波段介电常数值较小，作为微波吸收剂容易实现与自由空间的阻抗匹配，而且它的介电损耗角正切(tanδ=ε″/ε′)较高，是一种很好的微波吸收剂. 关键词： 碳纳米管 聚苯胺 微波介电特性 微波吸收剂     

基于Cr/Ag/WO_(3)薄膜的柔性反射式电致变色器件EI北大核心CSCD

柔性反射式电致变色器件在电子纸显示、伪装、智能变色表面等领域应用前景广阔,但仍存在柔性差、对比度低、稳定性不佳等问题。本工作采用电子束蒸发法在玻璃和柔性PET衬底上制备了Cr/Ag/WO_(3)(CAW)结构无铟反射式电致变色薄膜。CAW薄膜具有高反射率和低面电阻,其可见光平均反射率高达89.1%,面电阻仅为1.2Ω/□。在电致变色性能方面,CAW薄膜展示出快着色及褪色响应时间(分别为9.3 s和2.0 s)、高达83.0%(564 nm)的反射光学对比度、大范围的反射颜色调节(>40 nm)和良好的电化学循环稳定性(>4500次)。此外,CAW薄膜具有良好的衬底兼容性,我们制备了柔性CAW薄膜并组装了图案化柔性电致变色器件,柔性薄膜在弯折2000次后性质基本无衰减,对比度达83.2%(574 nm),器件在不同电压作用下实现了丰富的反射颜色动态调控。这些结果将为高性能柔性反射式电致变色器件构建提供简单有效的指导,在新型显示技术领域有一定应用潜力。