厚度与应变效应对La0.67 Ca0.33 MnO3薄膜电输运与居里温度的影响

在厚度为25-400nm范围内,系统地研究了(001)SrTiO3(STO),(001)LaAlO3(LAO)衬底上La0.67Ca0.33MnO3(LCMO)薄膜的电输运与居里温度TC随薄膜厚度及衬底的变化.结果表明,随薄膜变薄,电阻率ρ增加,TC降低.对于同一薄膜厚度,LCMO/STO薄膜的ρ大于LCMO/LAO基上的薄膜的ρ.TC与衬底的依赖关系则与ρ相反.分析表明,LCMO薄膜的低温区电阻温度(ρ-T)符合关系式ρ=ρ0+Bωs/sinh2(hωs/2/kBT)+CTn,其中ρ0为剩余电阻;等号右端第二项反映软光学模声子对电子散射的贡献;第三项包括其余可能散射机理在电输运过程中所起的作用;B,ωs(软光学模声子的平均频率)与C都为拟合系数.高温区的电输运则由小极化子跃迁模型ρ=DT×exp(Ea/kBT)描述(Ea为极化子激发能).根据ρ0,ωs,Ea以及TC变化,初步讨论了薄膜中的厚度与应变效应.进一步研究发现ωs,Ea的变化与TC相关,从而说明极化子效应为影响TC变化的主要因素.     

厚度与应变效应对La0.67Ca0.33MnO3薄膜电输运与居里温度的影响

在厚度为25—400nm范围内，系统地研究了 (001)SrTiO_3(STO), (001)LaAlO_3(LAO)衬底上La_0.67Ca_0.33Mn_O.3 (LCMO)薄膜的电输运与居里温度T_C随薄膜厚度及衬底的变化. 结果表明，随薄膜变薄，电阻率ρ增加，T_C降低. 对于同一薄膜厚度，LCMO/STO薄膜的ρ大于LCMO/LAO基上的薄膜的ρ. T_C衬底的依赖关系则与ρ相反. 分析表明，LCMO薄膜的低温区电阻温度(ρ-T) 符合关系式ρ=ρ_0+Bω_s/sin h^2(ω_s/2/k_BT)+CT^n， 其中ρ_0为剩余电阻；等号右端第二项反映软光学模声子对电子散射的贡献；第三项包括其余可能散射机 理在电输运过程中所起的作用；B，ωs（软光学模声子的平均频率）与C都为拟合系数. 高温区的电输运则由小极化子跃迁模型ρ=DT×exp（E_a/k_BT）描述（E_a为极化子激 发能）. 根据ρ_0，ωs，E_a以及T_Ｃ变化，初步讨论了薄膜中的厚度与应变效应. 进一步 研究发现ωs，E_a的变化与T_C相关，从而说明极化子效应为影响T_C变化的主要因素. 关键词： 锰氧化物薄膜 电输运 居里温度 极化子     

La0.67Ba0.33MnO3薄膜的激光辐照效应研究

利用脉冲激光沉积技术在LaAlO3(00l)单晶衬底上制备了La0.67Ba0.33MnO3薄膜,研究了CO2激光辐照对La0.67Ba0.33MnO3薄膜的微结构和磁电性能的影响.结果表明,经激光辐照后,La0.67Ba0.33MnO3薄膜的结晶性增强,薄膜应变减小;薄膜表面形貌由"岛状"结构变为"平原"结构,且粗糙度大大降低;同时,薄膜的饱和磁化强度、铁磁居里温度、金属-绝缘态转变温度和磁电阻增大,而矫顽场和电阻率减小.根据对传统退火效应的分析和理论计算,认为激光辐照导致的表面微结构的变化以及薄膜的氧含量和均匀性的提高对La0.67Ba0.33MnO3薄膜的磁电性能的改善与优化密切相关.     

La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜的应变效应

采用脉冲激光沉积法分别在(100)LaAlO3和(100)SrTiO3基片上生长了La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3 薄膜,并通过磁测量和电输运测量对生长在不同基片上的La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜的物性进行了研究.结果表明,基片和薄膜之间的压应力导致La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜容易出现铁磁相,而电荷有序相则被抑制.基片和薄膜之间的张应力则导致La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜容易出现电荷有序相,铁磁相被抑制.导致该现象的可能原因之一是应力使得晶格中Mn-O键角发生改变而引起双交换作用的改变.     

Si(100)衬底上Mg_(0.33)Zn_(0.67)O薄膜的结构及光学性能

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了Mg_(0.33)Zn_(0.67)O薄膜,研究了Mg_(0.33)Zn_(0.67)O薄膜的结构和光学性能。结果表明,Si(100)衬底上Mg_(0.33)Zn_(0.67)O薄膜呈六方纤锌矿结构,薄膜沿c方向取向生长,且c轴方向晶格增大0.03 nm。薄膜呈现优异的半导体特性,激子吸收峰位于297 nm,禁带宽度约为4.3 eV。薄膜平均粒径约为20 nm。薄膜在深紫外激发下的荧光发射位于368 nm。     

La0.67Ca0.33MnO3薄膜中的矫顽力随膜厚与衬底的变化

系统研究了衬底为SrTiO3和LaAlO3上的La0.67Ca0.33MnO3薄膜中的矫顽力随厚度和应变的变化。结构分析表明薄膜为（001）方向织构，而且薄膜中的晶粒尺寸随着薄膜厚度的减小而减小。磁测量表明矫顽力先随着膜厚的减小而增加，在t=10-25nm附近到达一极大值。随后，矫顽力随厚度的减小而降低。还得出矫顽力的大小与测量方向有关：t≥25nm (t≤10nm)时，难磁化方向的矫顽力大于（小于）易磁化方向的矫顽力。据此，我们提出：在厚膜（t≥25nm）中，矫顽力变化由畴壁钉扎机制决定；在超薄膜（t≤10nm）中，则与磁畴的形核机制有关。根据t= 5、10、25、400nm的LCMO/STO薄膜的初始磁化曲线，以及t=5，50nm的LCMO/LAO薄膜的小磁滞回线的测量，我们对薄膜中矫顽力机制作了验证，并且还讨论了钉扎和形核机制发生的非均匀区的尺寸。     

生长温度对ZnO薄膜晶体质量和发光特性的影响

采用激光脉冲沉积法在Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,衬底温度分别为室温,200℃,300℃,400℃和500℃.用X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电子显微镜对薄膜的微结构进行了测量,并测量了室温下薄膜的光致发光特性.结果表明,300℃时.ZnO具有最佳择优取向,随着衬底温度升高.衍射峰半峰全宽减小,薄膜晶粒尺寸增大,400℃时,薄膜具有各向等大的品粒尺寸.同时拉曼谱结果显示,薄膜内部的缺陷随衬底温度变化无明显差别,应力表现为张应力,400℃时应力最小,紫外发光峰在衬底温度为400℃时最强,而黄绿光带最弱.在减少薄膜缺陷,提高择优长向和晶粒尺寸的同时.使晶粒横向尺寸和纵向尺寸尽可能相同,可极大提高薄膜的发光特性.     

生长温度对Ga掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

在不同衬底温度(室温~750 ℃)条件下,采用脉冲激光沉积(PLD)方法在石英玻璃和单晶硅(111)衬底上制备了Ga掺杂ZnO(GZO)薄膜。结果显示:衬底温度的变化导致衬底表面吸附原子扩散速率和脱附速率的不同,从而导致合成薄膜结晶质量的差异,衬底温度450 ℃时制备的GZO薄膜具有最好的结晶特性;GZO薄膜中载流子浓度随衬底温度升高而单调减小的现象与GZO薄膜中的本征缺陷密切相关,晶界散射强度的变化导致迁移率出现先增大后减小的趋势,衬底温度450 ℃时制备的GZO薄膜具有最小的电阻率~0.02 Ω·cm;随着衬底温度的升高,薄膜载流子浓度的单调减小导致了薄膜光学带隙变窄,所有合成样品的平均可见光透过率均达到85%以上。采用PLD方法制备GZO薄膜,衬底温度的改变可以对薄膜的光电性能起到调制作用。     

热处理中Pr0.5Sr0.5MnO3薄膜的电学性能变化和应力弛豫

我们用脉冲激光法在(001)LaAlO3衬底上制备了Pr0.5Sr0.5MnO3薄膜,在900℃的空气中进行后退火处理,研究了退火前后薄膜的电磁性能和晶格结构变化.随着温度降低原位生长薄膜在低温段电阻率迅速上升,表现为绝缘体性质.磁化强度-温度曲线表明薄膜具有顺磁-铁磁-反铁磁的相变,并且存在相分离现象.相比之下,退火后薄膜随着温度降低只出现了顺磁绝缘体-铁磁金属相变,在低温区域一直表现为铁磁金属性.x光衍射实验发现退火使得薄膜在垂直于衬底表面方向的晶格伸长量明显减小,表明退火过程中发生了应力弛豫.为了搞清楚后退火中氧含量和应力弛豫的不同作用,我们进行了(110)SrTiO3衬底上Pr0.5Sr0.5MnO3薄膜的后退火对比实验,结果表明退火中的应力弛豫是导致退火前后薄膜电磁性质差异的主要原因.     

Ag掺杂的La0.67Pb0.33MnO3薄膜中激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积法在倾斜LaAlO3衬底上制备了Ag掺杂的La0.67Pb0.33MnO3(LPMO)系列薄膜,发现该类薄膜中有激光感生热电电压(LITV)效应.随着掺Ag量x(x为Ag的质量与LPMO的质量之比)从0.00增加到0.10,LPMO薄膜中的LITV信号的响应时间先递减后递增,但始终小于未掺Ag的薄膜,掺Ag量x=0.06时响应时间最小.研究发现LPMO薄膜存在一个最佳厚度,在这一厚度下可使得LITV信号的峰值电压、响应时间分别达到最大和最小.与相同掺Ag量的La0.67Ca0.33MnO3薄膜相比,LPMO薄膜中的LITV信号有更小的响应时间.     

晶粒尺寸及衬底应力对铁电薄膜特性的影响

考虑衬底应力、畴壁运动和畴结构变化, 建立了修正的Landau-Devonshire热力学模型, 计算了生长在不同衬底上的含有纳米晶粒的PbZr_0.4Ti_0.6O₃(PZT)薄膜的电滞回线, 研究了矫顽场、剩余极化强度和相对介电常数对晶粒尺寸以及薄膜厚度的依赖关系. 结果表明, 矫顽场和相对介电常数对晶粒尺寸的依赖关系呈类抛物线状;衬底压应力使矫顽场和剩余极化强度增大, 使相对介电常数减小;随着厚度增加, 矫顽场先缓慢增加, 到200 nm 关键词： 铁电体 晶粒尺寸 衬底应力 薄膜厚度     

氢化非晶硅薄膜的热导率研究

采用铂电极为加热电阻,研究了厚度为300—370nm等离子体化学气相沉积(PECVD)工艺制备的氢化非晶硅(a-Si：H)薄膜的热导率随衬底温度的变化规律.用光谱式椭偏仪拟合测量薄膜的厚度,得到了沉积速率随衬底温度变化规律,傅里叶红外(FTIR)表征了在KBr晶片衬底上制备的a-Si：H薄膜的红外光谱特性,SiH原子团键合模的震动对热量的吸收降低了薄膜热导率.从动力学角度分析了薄膜热导率随平均温度升高而增大的原因,并比较了声子传播和自由电子移动在a-Si：H薄膜热导率变化上的作用差异. 关键词： 非晶硅 热导率 薄膜 热能     

La0.67Ca0.33MnO3薄膜中的各向异性应变与电荷有序

本文采用脉冲激光沉积法在NdGaO3(001)单晶衬底上制备了一系列的La0.67Ca0.33MnO3薄膜,实验主要研究了薄膜的输运性质.La0.67Ca0.33sMnO3块材是铁磁金属基态,而La0.67Ca0.33MnO3/NdGaO3(001)薄膜由于各向异性应变的存在,可以观测到电荷有序绝缘相的出现.薄膜样品表...     

Si衬底GaN基LED外延薄膜转移至金属基板的应力变化

采用电镀金属基板及湿法腐蚀衬底的方法将硅衬底上外延生长的GaNMQWLED薄膜转移至不同结构的金属基板,通过高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光(PL)研究了转移的GaN薄膜应力变化。研究发现:(1)转移至铜基板、铬基板、铜/镍/铜叠层基板等三种基板的GaN薄膜张应力均减小,其中转移至铬基板的GaN薄膜张应力最小。(2)随着铬基板中铬主体层厚度的增加,转移后的GaN薄膜应力不发生明显变化。     

锰位铁掺杂La0.67Sr0.33FexMn1-xO3薄膜的光诱导效应

分别采用溶胶-凝胶法和脉冲激光沉积的方法制备了La0.67Sr0.33FexMn1-xO3(x=0, 0.05, 0.10, 0.15)系列块材和薄膜,研究了Fe部分替代对La0.67Sr0.33FexMn1-xO3薄膜输运和光诱导特性的影响.研究表明,随着Fe含量的增加,薄膜的峰值转变温度下降,导电性降低.在激光作用下,薄膜在TTP)则减小,随着Fe掺杂量的增加,光致电阻相对变化极值增加,当x=0.15时,光致电阻变化率极大值达到38%.并从晶格效应的角度讨论了光诱导薄膜电阻率变化的内在机理.     

蓝宝石衬底上Gd2O3掺杂CeO2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能

采用反应磁控溅射方法,在(0001)蓝宝石单晶衬底上,制备了纳米多晶Gd2O3掺杂CeO2(GDC)氧离子导体电解质薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对薄膜物相、结构、粗糙度、表面形貌等生长特性进行了表征,利用交流阻抗谱仪测试了GDC薄膜不同温度下的电学性能;实验结果表明,GDC薄膜为面心立方结构,在所研究的衬底温度范围内,均呈强(111)织构生长;薄膜表面形貌随衬底温度发生阶段性变化:衬底温度由室温升高到300℃时,对应球形生长岛到棱形生长岛的转变,当完全为棱形岛生长时(300℃),生长岛尺寸显著增大;从400℃开始,则发生棱形生长岛到密集球形生长岛的转变,球形生长岛尺寸明显减小.生长形貌的转变反映着薄膜生长初期不同的成核机理,很可能与蓝宝石(13001)面的表面结构随温度变化有关;GDC多晶电解质薄膜的复平面交流阻抗谱主要源于晶界的贡献,根据Arrhenius图求得电导活化能Ea在1.2-1.5 ev范围内,接近于晶界电导的活化能值,并且随衬底温度升高Ea减小(Ea300 > Ea400> Ea600 );电导活化能以及晶粒尺寸不同,导致GDC薄膜电导率随测试温度的变化规律不同.     

SrTiO3的外延覆盖对La0.67Ca0.33MnO3/NdGaO3（001）薄膜中电荷有序相调控的影响

具有各向异性外延应变的La0.67Ca0.33MnO3/NdGaO3(001)外延薄膜,经过高温后退火处理可以诱导出电荷有序相,而外延应力场对电荷有序相的诱导机理有待进一步阐明.本文中,我们在La0.67Ca0.33MnO3薄膜上进一步外延SrTiO3覆盖层,以期从不同方面改变薄膜的应变状态.我们发现薄膜上方的应力钳制可改变来自衬底的各向异性应变,从而明显减弱薄膜中的电荷有序相.因此,除衬底外,外延覆盖层同样也可影响薄膜的应变状态、结构和物性.     

La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜的应变效应

采用脉冲激光沉积法分别在(100)LaAlO₃和(100)SrTiO₃基片上生长了La_0.33Pr_0.34Ca_0.33MnO₃薄膜,并通过磁测量和电输运测量对生长在不同基片上的La_0.33Pr_0.34Ca_0.33MnO₃薄膜的物性进行了研究.结果表明,基片和薄膜之间的压应力导致La_{关键词： 钙钛矿锰氧化物 相分离 电荷有序}     

共格外延的La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3薄膜的应变弛豫

厚度为7～100nm La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)薄膜是由脉冲激光法生长在(001)(LaAlO3)0.3(Sr2AlTaO6)0.7(LSAT)衬底上.薄膜的结构演变是由高分辨X-射线ω-摇摆曲线及倒易空间(103)反射来表征.我们的结果表明所有的LSMO薄膜是共格生长在LSAT(001)上.对厚度大于(或等于)22nm的LSMO薄膜既显示可调制的单斜(MA)结构,也包含切应变弛豫诱导的有序畴结构和平面内超格子.薄膜的厚度依赖的结构畴宽,以及切应变对薄膜居里温度Tc的影响被仔细研究.作为对比,晶格失配对LSMO薄膜中周期畴形成的影响也被讨论.     

BaTiO_3/La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_(3-δ)复合薄膜的磁致电极化和磁介电特性研究

采用脉冲激光沉积法制备了BaTiO_3(BTO)与缺氧的铁磁绝缘态La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_(3-δ)(LSMO)构成的磁电复合薄膜,研究了20—300K温度区间内磁场对电极化特性和介电特性的影响.研究发现,施加磁场使得电滞回线的剩余极化强度和矫顽场均增大,其变化率峰值分别为111.9%和89.6%,峰值温度分别为40K和60K.异质结具有显著的磁介电效应,在测量温度区间内,磁场使得介电常数增大,介电损耗减小.在0.8T场强下,介电常数的最大磁致变化率出现在60K,达到了300%,而介电损耗也在此温度实现了最大变化,减小为零场时的50.9%.该磁电复合薄膜的磁致电极化和磁介电特性的极值均出现在LSMO层的磁电阻峰值温度附近,这说明磁场对电滞回线和介电参数的调制应该源自电荷相关的耦合作用.其可能的机理是磁场使得锰氧化物中的Mn离子局域磁矩趋于有序排列,并通过自旋-轨道耦合以及界面效应间接影响了BTO的电极化特性.研究结果对于多铁器件的开发和应用具有重要意义.