衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba06Sr04TiO3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3叉指电容器.利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征.研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm.在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3的调谐率分别为39.68;和29.55;,最低损耗分别为0.029和0.053.这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同.     

高分子辅助化学溶液沉积法制备La0.7Sr0.3MnO3/Si薄膜及电磁输运研究

利用高分子辅助化学溶液沉积法在Si(100)衬底上外延生长La0.7Sr0.3MnO3薄膜.并利用X射线衍射仪结果、扫描电子显微镜结果和电阻率-温度曲线(ρ-T曲线)结果、磁电阻(MR)曲线结果对其晶体结构、表面形貌和电磁输运机制进行了研究.结果显示实验制备的La0.7Sr0.3MnO3薄膜为赝立方钙钛矿多晶结构,薄膜表面均匀平滑,结晶性好,晶粒尺寸约为50~70 nm.随着温度降低,薄膜电输运机制从绝缘体行为向转变金属导电行为.金属绝缘转变转变点温度(TMI)随磁场的增加而升高,在0 T和1 T分别为TMI=238K、246 K.电输运测试结果说明,低温(TTMI)时薄膜按照绝热近似的小极化子输运.     

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.     

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.     

中国科学院上海光学精密机械研究所

<正>激光与光电子材料研究发展中心中国科学院上海光学精密机械研究所激光与光电子材料研究发展中心从事晶体材料研究已有40多年的历史,研究方向主要包括:激光晶体、宽禁带半导体衬底晶体、大尺寸蓝宝石晶体、新型发光勺闪烁晶体、光学及光电功能晶体材料等。目前,中心可以提供的主要产品包括:1.激光晶体Ti:Al2O3,Nd:YLF,Nd:YAG,Cr:YAG,Nd:YVO4,Nd,GGG,Yb.YAG,Yb:GSO等;2.高温超导薄膜基片MgO,LaAlO3,SrTiO3,LAST,NdGaO3,YSZ等,3.磁性薄膜与铁电薄膜基片     

(001)高度择优取向Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt异质结的结构及性能

采用射频磁控溅射法结合高真空后退火处理,在MgO(001)单晶基片上制备了Pt薄膜.应用脉冲激光沉积法在Pt/MgO上进一步生长了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜.借助X射线衍射仪(XRD)、铁电测试仪、LCR表研究了BST/Pt/MgO的结构和性能.研究发现,700 ℃真空退火可以保证Pt薄膜在MgO基片上实现(001)高度择优生长,以(001)Pt薄膜为模板,可以进一步获得(001)高度择优取向具有铁电性能BST薄膜.在100 Hz测试频率下,BST薄膜最大介电常数为1100、调谐率为81;、品质因数为21;在7 V的电压下,漏电流密度1.85×10-5 A/cm2,进一步分析表明,BST薄膜在0～2.6 V之间满足欧姆导电机制,在2.6～7 V之间满足普尔-弗兰克导电机制.     

晶格失配和退火氧压对La_(0.825)Ca_(0.175)MnO_3薄膜的电学性能的影响（英文）

采用紫外脉冲激光沉积技术分别在LaA lO 3(LAO)、(LaA lO 3)0.3-(SrA lT aO 6)0.7(LSAT)和SrT iO 3(STO)(001)单晶衬底上制备了La0.825Ca0.175MnO 3(LCMO)薄膜。实验发现衬底的晶格失配度和退火氧压对薄膜结晶质量和电学性能有重要影响。电阻-温度曲线显示,生长在LAO(压应变)的LCMO薄膜比生长在STO(拉伸应变)的薄膜有更高的绝缘体-金属转变温度Tp和更大的电阻温度系数(TCR)。增加退火氧压可以有效地提高薄膜的Tp和TCR值。当退火氧压为30000 Pa时,与衬底晶格失配度最小的LCMO/LSAT薄膜具有最高的Tp(234.5 K)和最大的TCR(22.4%)。实验结果表明Ca含量为0.175的La1-xCaxMnO 3薄膜材料在测辐射热计等方面有潜在的应用前景。     

在钛酸锶衬底上外延生长ZnO薄膜及其性能研究

用脉冲激光淀积法(PLD)在(111)面SrTiO3衬底上外延生长ZnO单晶薄膜.样品分别在衬底温度为350℃、500℃、600℃下外延生长.X射线衍射(XRD)的结果表明,所得的ZnO单晶薄膜结晶性能好,只出现(002)和(004)两个衍射峰,(002)峰的半高宽度(FWHM)为0.23°.在荧光光谱中我们只观察到来源于带边激子跃迁的强UV发射,并且随着生长温度的升高,紫外峰的强度逐渐增强.样品的SEM图像表明所得ZnO薄膜表面平整,晶粒均匀.衬底温度为600℃时,所得到的ZnO薄膜结构完整,晶粒尺寸最大,均匀;而且紫外发射最强.     

钙钛矿型氧化物电极对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜电学性能的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在单晶基片LaAlO3(001)、MgO(002)上分别制备Ba06Sr04TiO3/La0.5Sr05CoO3(BST/LSCO)、Ba0.6Sr04TiO3/SrRuO3 (BST/SRO)异质结构,研究了LSCO和SRO底电极对BST薄膜晶相结构、表面形貌及BST薄膜电容器的电学特性的影响.研究发现,沉积在钙钛矿氧化物底电极上的BST薄膜表面平整,并都具有良好的外延生长.由于生长在LSCO底电极BST薄膜的压应力大于生长在SRO底电极的压应力,BST/LSCO异质结构的介电可调率为79.58;,而BST/SRO的介电可调率仅为68.26;,两种底电极上生长的BST薄膜都具有较低的漏电流.     

自组装1-3型外延LaSrFeO_4∶Fe纳米复合薄膜的结构和磁性能研究

采用高温固相法制备La0.5Sr0.5FeO3靶材,在高能量,较低的温度条件下利用脉冲激光沉积技术(PLD)在SrTiO3(001)衬底上自助装生长1-3型外延的LaSrFeO4∶Fe(LSFO4∶Fe)纳米复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征薄膜的晶体结构和生长取向,磁力显微镜(MFM)观测样品的表面形貌和磁畴结构,超导量子干涉仪(SQUID)磁强计测量薄膜的磁性能。结果表明,α-Fe纳米线的直径大小约为20 nm。在低温10 K时,磁场方向平行和垂直纳米线的矫顽力分别为1645 Oe和923 Oe,饱和磁化强度分别为780 emu/cm3和645 emu/cm3,样品表现出良好的磁各向异性。     

氩氧混合气体及纯氧气氛下脉冲激光沉积法制备YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的研究

利用脉冲激光沉积法(PLD)在保证其它实验参数不变的情况下,分别在Ar∶O2为3∶1和纯O2的气氛中,在(001) SrTiO3 (STO)基片上制备了外延的高质量YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜.X射线衍射表明在氩氧混合气体下制备的YBCO薄膜具有更好的结晶质量.扫描电子显微镜测量结果发现:相比于纯O2氛围下制备的YBCO样品,在氩氧混合氛围中制备的薄膜表面具有较小颗粒密度.通过四引线法获得YBCO薄膜的归一化电阻(R/R100K)随温度(T)的变化关系发现,虽然对应不同氛围制备的YBCO薄膜的零电阻转变温度均为90.0K,但是,对应氩氧混合气体的YBCO具有更小的正常态电阻.研究结果表明脉冲激光制备YBCO的过程中,引入氩气可以改善YBCO薄膜的结构和性能.     

外延生长四方相Pb(Zr0.65Ti0.35)O3薄膜

以SrRuO3(SRO)为缓冲层和底电极,利用射频溅射法在LaAlO3(LAO)单晶基片上制备了Pb(zr0.65Ti0.35)O3(PZT)薄膜.X射线衍射分析显示PZT薄膜与基底有以下外延取向关系:(001)[010]PZTⅡ(001)[010]SROⅡ(001)[010]LAO.虽然PZT薄膜组分位于菱方相区域,但由于基底的夹持效应,透射电子显微镜观察表明PZT薄膜呈现四方相.对以Pt或SRO为上电极的PZT薄膜的电性能分别进行了研究,结果显示两种样品都具有抗疲劳性,并且Pt/PZT/SRO薄膜电容与SRO/PZT/SRO薄膜电容相比具有更大的漏电流.氧化物基片和底电极的引入使得PZT薄膜的居里点与块材相比有所下降.电容-温度测试曲线表现出典型的居里-外斯定律特征,薄膜损耗随着温度上升而下降.当温度接近PZT薄膜相转变点的时候,由于夹持应力的解除导致薄膜损耗急剧下降.     

采用MOCVD法在p型Si衬底上生长Zn0薄膜

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在p型Si(100)衬底上生长未掺杂的n型ZnO薄膜.在不同的生长温度下,c轴取向ZnO薄膜被生长在Si衬底上,生长所采用的锌源为二乙基锌(DEZn),氧源为氧气(O2).通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)和荧光光(PL)谱研究了薄膜的结构和光学特性.研究表明温度为610℃时生长的ZnO薄膜显示最好的结构和光学特性.此外,所生长n-ZnO/p-Si异质结的I-V特性曲线都表现明显的整流特性,且反向漏电流很小.在620℃生长的异质结的漏电流相对最大,大于在其它温度下生长的异质结的漏电流.     

电场调控Pt/Co∶ZnO/Nb∶SrTiO3异质结阻变与磁性研究

利用脉冲激光沉积法在0.7; Nb∶ SrTiO3衬底上制备了Co∶ ZnO薄膜,并构建了Pt/Co∶ ZnO/Nb∶ SrTiO3异质结器件.该器件表现出典型的双极性阻变效应,在正、负向电压作用下,器件电阻可以在低阻态和高阻态之间变换,电阻变换比值可达到104,阻态具有一定的保持性与耐久性,同时Co∶ ZnO薄膜的饱和磁化强度会产生与阻变相关联的可逆调控.结合ZnO薄膜阻变与磁性调控结果发现,氧空位在Co∶ ZnO/Nb∶ SrTiO3异质结的阻变及磁性调控中具有重要作用,并采用氧空位产生与湮灭结合载流子注入-束缚/解束缚模型解释阻变与磁性调控.     

MgO(100)衬底上生长BaTi2O5薄膜及其性能研究

利用脉冲激光沉积技术,在MgO(100)衬底上生长了BaTi2O5薄膜,探讨了沉积条件(衬底温度和氧分压)对薄膜结构的影响,并对其介电和光学性能进行了研究.结果表明:随衬底温度和氧分压的改变,BaTi2O5薄膜的物相和结晶取向逐渐变化;适宜的脉冲激光沉积工艺为衬底温度950~1000 K、氧分压12.5 Pa,在该条件下获得了b轴方向择优生长的BaTi2O5薄膜;该薄膜具有较高的居里温度(750 K),介电常数达2000,而且在可见光和红外波长范围内具有较高的透过率.     

衬底温度对Ba2FeMoO6薄膜生长的影响及磁性质研究

利用自制的Ba2 FeMoO6陶瓷靶材,采用脉冲激光沉积技术,在钛酸锶SrTiO3 (100)衬底上,于衬底温度分别为700℃、800℃、900℃下制备出了厚度为100 nm的双钙钛矿型氧化物Ba2 FeMoO6薄膜.分别采用XRD、AFM和VSM表征了样品的结构、表面形貌和磁性质.结果表明,在衬底温度为900℃时沿c轴择优取向生长效果最佳、成膜质量最好,从生长过程角度解释了原因;样品M-H曲线表明在衬底温度不同时生长出的各样品均具有铁磁性,其磁性随衬底温度的升高而增加,分子饱和磁矩在700℃到800℃时变化显著,在800℃到900℃时变化不是很大.     

沉积温度对LaNiO3薄膜结构和性能的影响

采用磁控溅射法在(001)SrTiO3 基片上制备了LaNiO3氧化物薄膜,应用X射线衍射(XRD)、反射式高能电子衍射(RHEED)、原子力显微镜(AFM)、四探针测试仪等技术系统研究了沉积温度对LaNiO3薄膜结构和性能的影响.结果表明在较低的生长温度和较宽的温度范围内(250～400℃)都能得到外延LaNiO3薄膜.输运性质的测量结果表明在其它条件不变的情况下,250℃温度下生长的LaNiO3薄膜具有最高的电导率.     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的特性研究

采用Sol-gel法,在普通载玻片上使用旋转涂覆技术生长了具有c轴择优取向生长的ZnO薄膜.用热分析、XRD、SEM等手段对薄膜样品进行了表征.热分析结果表明:二水醋酸锌-乙醇胺-乙二醇甲醚体系Sol-gel的热分解过程与纯二水合乙酸锌的分解过程大相径庭.ZnO薄膜的Sol-gel分解趋于在较窄的温度范围内一步完成.在Si(111)衬底和玻璃衬底上生长了ZnO薄膜,都表现出明显的c轴择优取向生长.对比了不同涂覆层数对ZnO薄膜结构及表面形貌的影响,ZnO薄膜的c轴择优取向生长特性随着涂覆层数的增加而减弱,这是由于ZnO薄膜的生长模式由层状生长向岛状生长转变所致.ZnO薄膜在可见光范围的透光率超过85;.     

镓掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备及其性能研究

采用射频磁控溅射方法在玻璃基片上制备了镓掺杂氧化锌(Ga∶ ZnO)透明导电薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等表征技术,研究了衬底温度对Ga∶ ZnO薄膜结构、组分、光学和电学性质的影响.结果表明:所有样品均为具有(002)择优取向的高质量透明导电薄膜,其晶体结构和光电性能与衬底温度密切相关.当衬底温度为673 K时,所制备的Ga∶ ZnO薄膜具有最大的晶粒尺寸(72.6 nm)、最低的电阻率(1.3×10-3Ω·cm)、较高的可见∶ZnO薄膜的光学能隙,结果显示随着衬底温度的升高,薄膜的光学能隙单调增加.     

共溅射NixZn1-xO薄膜的结构、磁性和电性能

采用射频共溅射方法制备了NixZn1-xO(x=0.78、0.72、0.68)薄膜。薄膜有非晶相和少量的NiO结晶相的存在。样品都具有明显的室温铁磁性,退火后(TA=803 K)Ni0.78Zn0.22O薄膜的饱和磁化强度Ms可达65 emu/cm3,对应单个Ni离子磁矩大于0.13μB。低温下制备态薄膜都出现了电阻率极小值的现象,这是由于样品发生了金属-绝缘体转变。