铋层状氧化物单晶薄膜多铁性研究进展

室温单相多铁材料非常稀缺,磁性元素掺杂的铋层状钙钛矿结构Aurivillius相氧化物是一类重要的单相室温多铁材料,但由于缺少单晶类样品,这一类多铁材料研究主要是围绕多晶类块体或者多晶薄膜展开,它们的磁、电等性能研究大都采用宏观探测方式,因此这类多铁材料的多铁性机理研究进行得非常困难.近年来在高质量单晶薄膜的基础上,研究了多种磁性元素掺杂和不同周期结构的铋层状氧化物多铁单晶薄膜.这些单晶薄膜在室温下大都具有层状面面内方向的铁电极化,以及比较小的室温磁化强度,低温区存在第二个磁性相变.通过X射线共振非弹性散射实验发现元素掺杂会改变金属和氧原子之间的氧八面体晶体场的劈裂,能够增强铁磁性.另一方面,通过极化中子反射实验发现薄膜主体的磁化强度远小于通常探测的宏观磁化强度,说明单晶薄膜中磁的来源及其磁电耦合机理和多晶块体很可能是不同的.铋层状单晶薄膜的多铁性对未来继续改善这类材料的多铁性能有很好的指导作用.     

自支撑单晶氧化物薄膜的应用研究进展

随着柔性电子的迅猛发展,越来越多的新型智能可穿戴电子设备,逐渐改变人们的生活方式.同时,可穿戴器件小型化、柔性化、集成化、低功耗等需求不断提高,对柔性功能材料的要求越来越高,特别是亟需具有丰富功能特性的氧化物薄膜材料.近年来,随着薄膜生长与剥离技术的进步,自支撑单晶氧化物薄膜被开发出来.由于其脱离衬底束缚展现出优异柔性特征的同时,保持了丰富的磁、电、光、热、力等功能,在信息存储、智能传感、生物医疗、能源等领域具有广泛的应用前景.本文从自支撑氧化物薄膜的制备技术出发,展开介绍了基于铁电、压电、铁磁、金属-绝缘体转变等物理效应的晶体管存储器、能量收集、纳米发电机、应变传感器、储能器件及超导等方面的应用.     

钙钛矿结构氧化物薄膜 的外延生长

在成功地外延生长超导、铁电、铁磁等多种性质的钙钛矿结构氧化物薄膜的基础上,讨论影响氧化物薄膜 外延生长的一些因素.考虑到相形成和薄膜长征动力学,在利用脉冲激光淀积法外延生长氧化物薄膜中衬底温度是十分重要的工艺参数.衬底温度对成相和生长薄膜的取向都有影响.考虑到薄膜是首先在衬底表面成核、成相并生长.因此衬底材料晶格的影响是不容忽视的.观察到衬底材料对薄膜外延生长温度的影响.在适当的工艺条件下,利用低温三步法工艺制备得到有很强织构的外延薄膜.这突出表明界面层的相互作用对钙钛矿结构薄膜的取向有着相当大的影响. 关键词：     

氧化物薄膜研制中的电子能谱技术

随着科学技术的不断发展，人们正在寻求更新的实用材料．金属氧化物，包括金属氧化物薄膜的各种实用材料，在工业界、信息产业界和能源开发等方面的应用前景，早已引起国内外学者的极大关注．例如，由于氧化物具有各种特殊的介电和光学性质，研究和开发基于氧化物薄膜的气敏材料非常热门．如何制备出有实用价值的各种薄膜材料，是科学家们一直关心和深入研究的课题．电子能谱技术在各种材料的基础研究和实际应用中起着重要的作用．本文以有序金属氧化物薄膜研制为例，简要评述了电子能谱技术（包括X射线光电子能谱（XPS），紫外光电子能谱（UPS），俄歇电子能谱（AES）和高分辨电子能量损失谱（HREELS）），以及低能电子衍射（LEED）等技术在氧化物薄膜材料制备和表征中的应用．     

钒氧化物薄膜的拉曼散射

用射频磁控溅射以纯金属钒做靶材在氩氧混合气体中制备了钒氧化物 (VO2 (B)、V6O1 3、V2 O5)薄膜。报导了钒氧化物薄膜的拉曼光谱 ,结合这些钒氧化物不同的结构特点 ,对它们的拉曼光谱进行了分类讨论     

氧化物分子束外延技术及其在关联材料电子态研究中的应用

氧化物分子束外延薄膜和异质结生长技术近年来迅速发展,人们已实现以单原子层的精度来精确生长多种复杂量子材料,有力地推动了铜氧化物高温超导电性、二维电子气、氧化物电子学和自旋电子学器件等领域的研究.文章介绍了氧化物分子束外延的技术关键,并以La1-xSrxMnO3薄膜为例,介绍了钙钛矿结构的氧化物薄膜生长和刻画.特别是文章作者通过建立超高真空下的原位样品传送系统,可把薄膜样品直接传送到角分辨光电子能谱仪中,实现了薄膜的原位电子结构测量.所测得的La1-xSrxMnO3的电子结构与能带计算结果较为相符.而此类立方结构的、不可解理材料的电子结构,过去往往是无法直接测量的.     

后退火处理对铟锡氧化物表面等离激元共振特性的影响

近年来,表面等离激元光子学发展迅速,并取得了众多新成果.重掺杂半导体材料的表面等离激元共振性质的研究,也得到了人们越来越多的关注.本文通过纳米球刻印技术制备准三维二氧化硅纳米球阵列,在阵列上沉积铟锡氧化物薄膜,通过不同条件下的后退火处理改变铟锡氧化物薄膜的载流子浓度和载流子迁移率,并研究随着材料性质的改变其相应表面等离激元共振特性的变化规律.结果表明：退火处理均使铟锡氧化物薄膜的晶粒长大,光学透过率增加;在空气中退火会导致铟锡氧化物薄膜的载流子浓度减少,其表面等离激元共振峰红移;而真空退火则使铟锡氧化物薄膜的载流子浓度增加,共振峰蓝移.这些研究结果可为后续铟锡氧化物表面等离激元材料及器件的研究提供科学依据和实际指导.     

异质外延生长钙钛矿结构氧化物薄膜

影响直接外延生长氧化物薄膜的因素有很多,最主要的是保证氧化物薄膜的正确成相和在单晶衬底上成核．直接外延生长时,衬底温度影响到薄膜的成相．衬底温度还影响薄膜的生长动力学,并因此影响薄膜的外延生长取向．由于薄膜是首先在衬底表面成核、成相并生长的,因此衬底材料晶格的影响是不容忽视的．衬底材料（或异质外延材料）与薄膜的相互作用是影响外延生长的最直接因素,而晶格常数失配会造成薄膜样品中存在应力并影响样品性质．利用脉冲激光淀积法,我们成功地外延生长了ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７超导薄膜、Ｓｒ０．５Ｂａ０．５ＴｉＯ３铁电介电薄膜、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３铁磁巨磁电阻薄膜、Ｌａ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３导电薄膜等多种具有钙钛矿结构的氧化物功能薄膜．以这些钙钛矿结构氧化物薄膜的外延生长为例,本文讨论影响氧化物薄膜异质外延生长的因素     

外场对拓扑相变氧化物薄膜物性的调控研究进展

钙钛矿型过渡金属氧化物在外场激励下可以通过得失氧离子发生显著的结构拓扑相变,同时伴随着输运、磁性、光学等物性的巨大变化,是近年来被重点关注的研究体系,在固态氧化物燃料电池、氧气传感器、催化活性、智能光学窗口以及神经形态计算器件中具有巨大的应用前景.本工作回顾了近年来国内外研究小组在拓扑相变氧化物薄膜及其物性调控方面的工作进展,详细介绍了这类典型薄膜材料在应力场、电场、光场、温度场等外场激励下呈现出的新奇物性,并讨论了其基本物理机制.本综述旨在进一步认识此类材料中的电荷、晶格、轨道等量子序之间的微观耦合机制及其与宏观物性的关联,相关研究有望为基于功能氧化物的高灵敏度、弱场响应的电子器件提供新材料、新途径和新思路.     

钴氧化物中晶格与自旋的关联耦合效应研究

强关联电子体系具有多序参量耦合且极易受到外场高效调控的特性.钴氧化物(LaCoO₃)是一类典型的多铁性(兼具铁弹性和铁磁性)氧化物材料,受到了研究者们广泛和深入的研究.过去,针对钴氧化物的研究都集中于应力作用下的铁弹性相变和结构调控方面.近年来,研究人员新奇地发现钴氧化物薄膜在张应力作用下发生顺磁到铁磁相转变,但其根源一直存在较大争议.部分实验证据表明应力将会导致钴离子价态降低产生自旋态转变,而另一些研究者认为应力诱导的纳米畴结构会呈现高自旋态的长程有序排列,才是钴氧化物薄膜铁磁性的主要原因.本综述主要介绍近几年来钴氧化物薄膜和异质结中自旋与晶格之间关联耦合效应的系列进展.在保持钴离子价态不变时,通过薄膜厚度、晶格失配应力、晶体对称性、表面形貌、界面氧离子配位和氧八面体倾转等结构因素诱导钴氧化物薄膜的自旋态可逆转变,从而形成高度可调的宏观磁性.进而,研究者们利用原子级精度可控的薄膜生长技术构筑了单原胞层钴氧化物超晶格,通过高效的结构调控,实现了超薄二维磁性氧化物材料.这些系列进展不仅澄清了强关联电子体系中晶格与自旋等序参量之间的强耦合关系,而且为实现氧化物自旋电子...     

有机薄膜光盘的微区结构

通过光学显微镜（ＯＭ）扫描电镜（ＳＥＭ）和扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）观察了光记录有机薄膜的微区结构，从微区结构的形貌可以看出光记录后酞菁薄膜上产生了鼓泡，通过这些观察方法的比较发现扫描隧道显微镜可以提供更加详细，精确的三维参数，薄膜的微区结构研究对于分析光盘的性能，了解记录机理具有重要意义。     

偶氮染料掺杂高分子薄膜的光谱和光存储性质研究

利用旋涂法,制备了以二乙基胺基〖Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２〗作为推电子基因、以具有强电负性的羧基（ＣＯＯＨ）作为拉电子基团的推－拉型偶氮染料掺杂的高分子（ＰＭＭＡ）薄膜。在室温下测试了该偶氮染料在溶液和薄膜态的吸收光谱、薄膜态的反射光谱和透过光,发现该薄膜在４００～５５０ｎｍ波长范围内具有强的吸收。在５１４．５ｎｍ光盘静脉测试仪上测试了膜片的静脉光存储性能,结果表明,用低功率Ａｒ＾＋激光（５１４．５ｎ     

多阶光存储原理分析及其读写系统前端信号处理研究

运用矢量衍射理论的计算方法(耦合波方法，时域有限差分法)，对两种多阶光存储方案(坑深调制，坑形调制)进行了原理性分析，并简略分析了利用相变材料的幅值调制实现多阶存储的原理.由此得出多阶光存储技术的实现是利用了光与物质之间的相互作用，使光对记录介质产生作用，同时介质也对光的某些特性进行调制，而这些特征的改变一般都不止两个状态0或1，用数字方式将这多个状态记录下来便实现了多阶数字存储.此外,还提出了多阶光盘前端信号处理系统的设计与开发.该系统是多阶光存储实验系统的重要组成部分，可输出RF,TE,FE等伺服与误差信号，并将信号反馈给多阶处理芯片；同时系统还可对光学头的激光读写功率及写入时间进行控制，并能使其实现自动调焦和道跟踪. 关键词： 多阶光存储 矢量衍射理论 时域有限差分法     

TeSeIn相变记录薄膜的微观特性研究

TeSeIn是一种可逆光存贮介质.分别用单源热蒸发和磁控溅射制备TeSeIn膜.利用透射电镜(TEM)研究了膜的结构和微观形貌.利用俄歇剖面技术(AES-PRO)给出了膜的组分深度剖面,分析了TeSeIn记录介质膜与ZnS保护膜界面间的互扩散大小.利用X光电子能谱(XPS)分析了组元深能级结合能的化学位移.最后根据上面实验结果简要讨论了制备稳定的多元记录介质膜的方法.     

Photofluorochromic Spirocompounds and Their Application

Our previous data on photochromic spirocompounds and chromenes that exhibit photoinduced fluorescence are auntoreviewed. The best photoinduced fluorescent characteristics were found for nitro-substituted indoline spiropyrans and diphenylnapthopyrans. The phenomenon of photoinduced fluorescence can be used in two-photon recording media for three-dimensional bitwise working optical memory as well as for conversion of UV irradiation into visible light in thin layers.     

光学薄膜的等离子体离子镀的研究

根据薄膜沉积过程等离子体对光学薄膜膜蒸气分子或原子的作用，建立低压等离子体离子镀设备，并对常规光学薄膜、如硫化物、氧化物薄膜以及多层膜器件进行了系统的研究，对所制备薄膜样品的透射光谱、吸收、散射以及膜层的聚集密度等进行了全面的测试分析。实验研究表明，低压等离子体离子镀可大大提高常规光学薄膜的光机性能。     

Oxides,Oxides, and More Oxides: High-κ Oxides,Ferroelectrics, Ferromagnetics,and Multiferroics

We review and critique the recent developments on multifunctional oxide materials, which are gaining a good deal of interest. Recongnizing that this is a vast area, the focus of this treatment is mainly on high-κ dielectric, ferroelectric, magnetic, and multiferroic materials. Also, we consider ferrimagnetic oxides in the context of the new, rapidly developing field of negative-index metamaterials. This review is motivated by the recent resurgence of interest in complex oxides owing to their coupling of electrical, magnetic, thermal, mechanical, and optical properties, which make them suitable for a wide variety of applications, including heat, motion, electric, and magnetic sensors; tunable and compact microwave passive components; surface acoustic wave devices; nonlinear optics; and nonvolatile memory, and pave the way for designing multifunctional devices and unique applications in spintronics and negative refraction-index media. For most of the materials treated here, structural and physical properties, preparation methods accompanied by particulars of synthesis of thin films, devices based on them, and some projections into their future applications are discussed.     

相变记录介质GaSb薄膜的光学性质、微观结构及其记录性质

本文系统地研究了热致相变对射频磁控溅射的GaSb薄膜光学性质和微观结构的影响.发现在270℃左右具有连续无序网络结构的非晶GaSb薄膜发生相变,转变为具有立方晶系的多晶薄膜,其晶格常数为α_0=0.6095nm,相变后薄膜的吸收减小,GaSb薄膜的光能隙由0.7eV升高为0.94eV.用精密四探针法测量了GaSb薄膜电阻随温度变化的过程.给出了GaSb薄膜的一次写入记录特性,研究了光致晶化记录畴的微结构.     

基于纳米孔径激光器的近场光存储的最新发展

近几年发展起来的近场光学原理和方法为实现超高密度光学数据存储开辟了新的技术途径。基于近扬光学方法的最小信息记录单元尺寸突破了经典光学分辨率的衍射极限 ,理论存储密度高达 1 0 0 0Gb/平方英寸 ,受到了研究人员和工业界的广泛关注。着重介绍了用于近场光学存储的纳米孔径激光器的原理、结构、优点 ,对它的实现方法和发展状况作了详细的阐述 ,并对其在近场光存储领域未来的发展趋势进行了展望     

近场记录光盘的写入能量的研究

近场记录光盘是一种新的光盘记录技术,它有二个特点：（１）极高的记录密度;（２）很高的寻道速度。本文介绍了近场光盘技术的特性;提出了近场光盘记录技术中动态条件下读写中的写入能量地头盘间的能量传输问题进行了仿真计算。