新疆理化所开发出铁酸铋材料制备新方法

铁酸铋BiFeO3是一种典型的多铁性材料,具有远高于室温的反铁磁奈尔温度(TN=380℃)和铁电居里温度(Tc=830℃),是少数在室温条件下同时具有铁电性与寄生弱铁磁性的单相多铁材料之一。BiFeO3的这一特殊性质使其在新兴记忆材料方面具有重要的应用前景。近年来,人们采用不同方法制备出性能优良的铁酸铋材料,铁酸铋薄膜的自发极化强度已与铁电材料PZT不相上下,因此成为无铅铁电存储器的重要候选材料之一。     

自组装功能膜诱导沉积TiO_2薄膜的研究

将自组装分子膜层(SAMs)技术与液相沉积技术(LPD)相结合,以氟钛酸氨((NH4)2TiF6)和硼酸(H3BO3)为原料配制反应前驱液,在镀有十八烷基三氯硅烷(OTS)自组装分子膜层的玻璃基底表面制备出与基底结合紧密、结构致密均一、厚度可控的纳米TiO2晶态薄膜。采用XRD、SEM和AFM等测试手段对薄膜的物相组成、显微结构和表面形貌进行了表征。结果表明:OTS-SAMs功能化基底对TiO2薄膜的沉积具有明显的诱导作用,当前驱液的(NH4)2TiF6浓度为0.05 mol.L-1,与H3BO3的摩尔比为3∶1,pH=3.0时,在50℃下沉积10 h后,无需退火,就可得到结晶良好的纯锐钛矿相TiO2晶态薄膜。     

镍掺杂铁酸铋薄膜的电磁性能研究

利用溶胶-凝胶工艺在ITO/玻璃衬底上制备了纯相铁酸铋(BiFeO3,BFO)和镍掺杂铁酸铋(BiFe09Ni0.1O3,BFNO)薄膜.X-射线衍射(XRD)测试表明纯相和镍掺杂铁酸铋分别为扭曲钙钛矿结构和四方相结构,具有不同的空间对称性.镍掺杂后(012)衍射峰宽化,峰强变弱,说明晶粒变小,并由原子力显微镜(AFM)测试得到验证.镍掺杂铁酸铋具有更大的介电常数和较小的漏电流.铁电测试仪和振动样品磁强计(VSM)测试结果表明镍的掺入可以迸一步提高铁酸铋的室温铁电性和铁磁性.     

La掺杂BiFeO3薄膜铁电及光学性能研究

利用溶胶-凝胶法分别在Pt/TiO2/SiO2/Si和ITO/玻璃衬底上制备纯相的铁酸铋(BiFeO3)和La掺杂的铁酸铋(Bi1-xLaxFeO3,x=0.05,0.1)薄膜.XRD测试表明BLFO薄膜为纯钙钛矿相,都呈(111)方向的菱形结构,La掺杂可以提高BFO薄膜的结构稳定性.镧掺杂铁酸铋具有更大的剩余极化值和较小的漏电流.此外,随着La成分的增加,薄膜的基本吸收边呈现红移,并通过Tauc公式计算拟合观察到BLFO的光学带隙逐渐减小.结果发现随着La掺杂量(0,5mol;,10mol;)逐渐增大,薄膜的剩余极化值越大,其禁带宽度(Eg)越小.     

不同膜厚对SiO2光子晶体形貌及光学性能的影响

利用改良的St6ber法制成了粒径均一的SiO2胶体颗粒,胶体微球颗粒平均粒径为200 nm.保持SiO2悬浮液体积分数相同,对双基片自组装垂直沉积进行改造,改变夹层厚度,沉积得到厚度不同的SiO2光子晶体薄膜.利用扫描电子显微镜观察了膜厚不同的SiO2光子晶体薄膜样品的表面以及断面微观形貌,测试了样品的光反射性能,此外还讨论了光子晶体薄膜厚度对样品表面的形貌以及样品光反射性能带来的影响.     

沉积温度对BiFeO3薄膜结构和性能的影响

采用磁控溅射法制备SrRuO3(SRO)薄膜、脉冲激光沉积法制备BiFeO3(BFO),构架了Pt/SRO/BFO/SRO/SrTiO3(001)异质结,采用X射线衍射仪(XRD)、铁电测试仪研究了沉积温度对BFO薄膜结构和性能的影响.研究结果表明,随着温度的升高,BFO(001)和(002)衍射峰强度逐渐增强,BFO(110)和Bi2O3衍射峰强度逐渐减小,不同沉积温度下生长的样品都具有铁电性,在800 kV/cm的电场下,640 ℃下生长的BFO薄膜的剩余极化强度为65 μC/cm2.采用数学拟合的方法研究了Pt/SrRuO3/BiFeO3/SrRuO3/SrTiO3的漏电机理,结果表明BFO薄膜导电机理为普尔-弗兰克导电机理.     

铁酸铋微晶玻璃的析晶行为及介电性能研究

采用整体析晶法制备了铁酸铋微晶玻璃,通过XRD、DSC、FT-IR、Raman、SEM与电性能测试,研究了不同熔融温度对微晶玻璃的物相组成、微观结构及介电性能的影响.研究结果表明,不同熔融温度的微晶玻璃由非晶态的Bi2O3、Fe2O3和晶态的BiFeO3、Bi2Fe4O9组成.在较低的熔融温度时,微晶玻璃中还存在晶态的Bi2O3.在较高的熔融温度时,存在Bi25FeO40相.1070℃熔融的微晶玻璃于600℃晶化12h后,晶粒尺寸均匀,相比于BiFeO3陶瓷具有更高的介电常数(～ 100),更低的介电损耗(～0.14).铁酸铋微晶玻璃特殊的结构降低了漏导电流,测得饱和的电滞回线,饱和极化强度为1.0 μC/cm2.     

水热法制备铁酸铋及光催化性能研究

以金属硝酸盐、硝酸、氢氧化钠和去离子水为原料,采用水热合成法来制备铁酸铋.研究了水热温度、pH值、水热反应时间对合成反应的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜、热重分析仪、振动样品磁强计等手段对制备的铁酸铋纳米粉体的相结构、微观形貌进行了表征.结果表明,水热产物和形貌依赖于水热反应条件,通过水热反应条件的调控,制备出平均粒径在300hm左右的BiFeO3纳米颗粒.最后,以甲基橙为目标降解物,研究了BiFeO3纳米颗粒在可见光下的光催化性能.光催化实验显示制备的铁酸铋纳米颗粒在可见光下具有良好的光催化活性.     

BiFeO3及Bi2FeCrO6的电子结构和光学特性

采用第一性原理方法计算了铁酸铋及掺铬铁酸铋的电子结构和光学特性等.计算结果表明BiFeO3及Bi2FeCrO6是间接带隙材料,所得到的BiFeO3 和Bi2FeCrO6的带隙Eg = 2.5 eV和Eg=1.7 eV,并讨论了Cr的掺入对能态密度、复介电函数,光学特性参数和Mulliken电荷分布的影响,所得结果对BiFeO3材料掺杂改性的研究具有参考价值.     

溶胶-凝胶法制备BiFeO3薄膜的结构及物性研究

应用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了BiFeO3薄膜,构架了Pt/BiFeO3/Pt电容器.采用X射线衍射仪和铁电测试仪研究了Pt/BiFeO3/Pt电容器的结构和物理性能.实验发现BiFeO3最佳的结晶温度为600 ℃,X射线衍射图谱显示BiFeO3薄膜结晶状况良好,原子力显微镜照片显示BiFeO3表面颗粒均匀.Pt/BiFeO3/Pt电容器具有良好的电学性能,在驱动电压为5 V的情况下,Pt/BiFeO3/Pt电容器的电滞回线具有良好的对称性,漏电流密度小于10-4 A/cm2,研究发现BiFeO3薄膜log(J)/log(E)关系满足空间电荷限制电流传导机制.     

沉积温度对磁控溅射BiFeO3薄膜结构和性能的影响

应用磁控溅射法在以SrRuO3 (SRO)薄膜为缓冲层的Pt/TiO2/SiO2/Si(001)基片上制备了多晶BiFeO3 (BFO)薄膜,构架了SRO/BFO/SRO异质结电容器.采用X射线衍射、铁电测试仪等研究沉积温度对BFO薄膜结构和性能的影响.X射线衍射图谱显示BFO薄膜为多晶结构.在2.5 kHz测试频率下,500℃生长的BFO薄膜呈现比较饱和的电滞回线,2Pr为145μC/cm2,矫顽场Ec为158 kV/cm,漏电流密度约为2.4×104 A/cm2.漏电机制研究表明,在低电场区,SRO/BFO/SRO电容器满足欧姆导电机制,在高电场区,满足普尔-弗兰克导电机理.实验发现:SRO/BFO/SRO电容器经过109翻转后仍具有良好的抗疲劳特性.     

反应磁控溅射制备AZO薄膜相结构的演化及机理研究

在室温下,利用直流反应磁控溅射技术在不同的氧气流量下沉积ZnO∶ Al (AZO)薄膜.采用XRD、SEM和TEM技术分析薄膜相成分、表面截面形貌及微观结构.结果表明:氧气流量为2.5 sccm时,沉积形成的薄膜为不透明具有金属导电性能的AZO/Zn( AZO)双层复合膜结构;氧气流量为3.5 sccm时,沉积形成了透明导电的AZO薄膜;氧气流量为5.0 sccm时,形成了透明不导电且含有纳米Al2O3颗粒的AZO薄膜;此外,AZO薄膜在400℃退火后,薄膜晶粒长大和(002)晶面方向择优生长更加明显以及高氧气流量沉积的AZO薄膜中的纳米Al2O3颗粒消失.     

雾化辅助化学气相沉积法氧化镓薄膜生长研究

采用自主设计搭建的雾化辅助化学气相沉积系统设备,开展了Ga₂O₃薄膜制备及其特性研究工作。通过X射线衍射研究了沉积温度、系统沉积压差对Ga₂O₃薄膜结晶质量的影响。结果表明,Ga₂O₃在425~650 ℃温度区间存在物相转换关系。随着沉积温度从425 ℃升高至650 ℃,薄膜结晶分别由非晶态、纯α-Ga₂O₃结晶状态向α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃两相混合结晶状态改变。通过原子力显微镜表征探究了生长温度对Ga₂O₃薄膜表面形貌的影响,从475 ℃升高至650 ℃时,薄膜表面粗糙度由26.8 nm下降至24.8 nm。同时,高分辨X射线衍射仪测试表明475 ℃、5 Pa压差条件下的α-Ga₂O₃薄膜样品半峰全宽仅为190.8″,为高度结晶态的单晶α-Ga₂O₃薄膜材料。     

Mössbauer Study of the Effect of Cation Substitutions on the Magnetic Phase Transitions in BiFe1 – xCrxO3 and (1 – x)BiFeO3–xPbFe0.5Sb0.5O3 Solid Solutions

Crystallography Reports - The concentration dependences of the magnetic phase transition temperature TN, determined based on the changes in Mössbauer spectra, were investigated for a BiFeO3...     

低温热处理温度对SiC衬底上CuAlO2薄膜特性的影响

为了解决双极型碳化硅(SiC)功率器件中由于p型SiC在室温下难以完全电离所导致的p+n发射结注入效率低的问题,提出将p型CuAlO₂与n型SiC形成的异质结作为发射结以提高该结的注入效率。本文利用溶胶凝胶(sol-gel)方法,在4H-SiC衬底上制备了CuAlO₂薄膜,研究了低温热处理温度对CuAlO₂薄膜晶体结构、表面形貌、光学特性的影响。结果表明:较高的热处理温度可以促进中间产物CuO的生成,进而在固相反应阶段促进CuAlO₂相的产生,最终制备的CuAlO₂薄膜主要以CuAlO₂相的(012)晶向择优取向。随着低温热处理温度的升高,薄膜的表面均匀致密,空位缺陷含量降低,结晶质量提高。当低温热处理温度为300 ℃时,CuAlO₂薄膜晶粒尺寸约为35 nm。此外,CuAlO₂薄膜在可见光范围内的透过率超过70%,且随着预处理温度升高,薄膜光学带隙略有增加。     

液相外延法制备LiNbO3薄膜的研究和进展

讨论了液相外延法制备LiNbO3薄膜过程中,衬底和助熔剂的选择对LiNbO3薄膜制备的影响及掺杂改性问题,简要地介绍了LiNbO3薄膜的一些性能及光学应用.研究表明,目前可用液相外延法在LiTaO3、掺镁(5mol;)的同成分LiNbO3及纯的同成分或近化学计量比LiNbO3单晶衬底上制备出具有较高光学质量的LiNbO3薄膜.讨论了液相外延法制备LiNbO3薄膜过程中存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向.     

沉积温度对电沉积PbS薄膜结构和性能的影响

采用电沉积法在ITO导电玻璃表面沉积了PbS薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)对薄膜的结构和光学性能进行了表征,研究了沉积温度对薄膜的相组成、显微形貌以及光学性质的影响.结果表明:在U=3 V,pH=2.5,T=60 ℃,沉积时间为20 min,加入EDTA作络合剂的情况下,可制备出沿(111)和(200)晶面取向生长的立方相PbS薄膜.薄膜显微结构均匀而致密,随着反应温度从20 ℃增加到60 ℃,薄膜内的压应力逐渐减小,禁带宽度也随着变小.所制备的微晶PbS薄膜的禁带宽度约为0.39 eV.     

气相输运沉积制备c轴择优取向的碘化铋薄膜

铋基卤化物材料因其无毒和优良的光电性能而显示出巨大的应用潜力。BiI₃作为一种层状重金属半导体,已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域,最近其作为一种薄膜太阳能电池吸收材料备受关注。本文采用简单的气相输运沉积(VTD)法,以BiI₃晶体粉末作为蒸发源,在玻璃基底上得到高质量c轴择优取向的BiI₃薄膜。并通过研究蒸发源温度和沉积距离对薄膜物相和形貌的影响,分析了BiI₃薄膜择优生长的机理。结果表明VTD法制备的BiI₃薄膜属于三斜晶系,其光学带隙为~1.8 eV。沉积温度对薄膜的择优取向有较大影响,在沉积温度低于270 ℃时,沉积的薄膜具有沿c轴择优取向生长的特点,超过此温度,c轴择优取向生长消失。在衬底温度为250 ℃、沉积距离为15 cm时制备的薄膜结晶性能最好,晶体形貌为片状八面体。     

溶胶-凝胶法制备高Mg含量Zn1-x MgxO薄膜

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃基板上制备了ZB1-xMgxO薄膜,研究退火温度对高Mg含量Zn0.5Mg0.5O薄膜的相组成、相偏析及紫外-可见透过光谱中吸收边移动的影响,当退火温度≤500℃时,Zn0.5Mg0.5O薄膜未发生相偏析现象,且400℃退火处理制备的Zn0.5Mg0.5O薄膜的紫外-可见透过光谱中吸收边蓝移最大.因此,对于高Mg含量Zn0.5Mg0.5O薄膜,退火温度是影响Mg2+在ZnO中固溶度的关键因素,且400℃是其理想的退火温度.在此条件下研究了不同Mg含量对Zn1-xMgO(x=0～0.8)薄膜带隙调节的影响,随着Mg含量的增加,其紫外-可见透过光谱中紫外光区吸收边呈现规律性蓝移,光学带隙值Eg从纯ZnO的3.3 eV调节至4.2 eV.     

Preparation and properties of titanium silicide coating glass by CVD

Titanium silicide thin films were prepared on glass substrates by chemical vapor deposition using SiH₄ and TiCl₄ as the precursors. The phase structure of the thin films was identified by XRD. The surface morphology of the thin films was observed by FESEM. The sheet resistance and optical behaviors of the thin films were measured by the four point resistivity test system and FTIR spectrometer, respectively. Titanium disilicide (TiSi₂) thin films with the face-centered orthorhombic structure are formed. The suitable formation temperature of the TiSi₂ crystalline phase is about 710 °C. The formation of TiSi₂ crystalline phase is dependent on the thickness of thin films and a quantity of the crystalline phase of TiSi₂ in the thin film is directly related to mole ratio of SiH₄/TiCl₄. The sheet resistance of the TiSi₂ thin films is dependent on the formation of the TiSi₂ crystalline phase. With the mole ratio of SiH₄/TiCl₄ of 3, the lowest sheet resistance (0.7 Ω/□) of titanium silicide thin film is formed at 710 °C. The maximum reflectance of the TiSi₂ thin films is about 0.95 on the broad IR heat radiation. A related reaction mechanism was proposed.