铁电SBN薄膜电光系数的测量及其在波导中的应用

利用溶胶-凝胶法在MgO(001)衬底上获得C轴择优取向的铁电铌酸锶钡(SBN)薄膜,主要介绍MgO(001)衬底上SBN60薄膜及掺入的K离子与Nb离子摩尔比例为1：3的SBN60薄膜横向电光系数r51的测量,实验测得不掺K的SBN60薄膜r51值为37．6pm／V,掺K的r51值为58．5pm／V。并由此设计一种基于MgO(001)衬底上的马赫一曾德尔型SBN60薄膜波导调制器,计算出在633nm时,掺K比例为1：3的此种波导调制器半波调制电压值为10V,不掺K的半波电压值为16V,结果说明掺入K离子能增加薄膜的横向电光系数并有效的减少波导的半波调制电压。     

Sr0.61Ba0.39Nb2O6薄膜的电光特性

用激光脉冲沉积(PLD)法在MgO(001)衬底上成功地生长、制备出了外延Sr_0.61Ba_0.39Nb₂O₆(SBN61)电光薄膜;通过SBN61电光薄膜椭偏光谱测量的分析研究,得到了SBN61电光薄膜的光学常数;通过电致双折射方法对生长在(001)MgO衬底上的SBN61薄膜的电光性能进行了测量研究,发现SBN61电光薄膜电致双折射的变化Δn与所加电场E成平方关系,其二次电光系数R=0.21×10^-16(m/V)²。     

以MgO为缓冲层的硅基铌酸锶钡薄膜取向特性与其波导结构的设计研究

采用溶胶－凝胶法在Si(100)基片上制备出择优取向的MgO薄膜,随后在其上生长出具有择优取向的铌酸锶钡铁电薄膜.实验发现,MgO缓冲层的应用可以大大提高SBN薄膜的择优取向性能.同时,用五层对称理想波导耦合模理论,以SBN为波导层,分析了波导损耗与厚度的关系. 通过对计算出的理想结果与实际相结合,以及对SBN在生长过程工艺与损耗关系的研究,制备出高质量、低损耗的SBN薄膜,为其在电光波导调制器等微系统中的应用打下良好的基础.     

择优取向MgO缓冲层上制备的硅基Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的结构和性能研究

分别采用sol-gel法和磁控溅射法在Si(001)单晶衬底上制备出(111)和(001)取向的MgO缓冲层薄膜,随后在其上生长Ba0.7Sr0.3TiO3(BST30)铁电薄膜.通过X射线衍射,扫描电子显微镜,原子力显微镜等方法研究了薄膜的微结构.实验结果发现,在较厚的MgO(001)缓冲层上可长出(101)取向的BST30薄膜,而在较薄的MgO(111) 缓冲层上则表现出(101)和(111)取向相互竞争的现象,随着MgO(111)缓冲层厚度的增加,BST30薄膜的(101)取向被抑制,而(001)取向逐渐增强.利用反射率测定仪、阻抗分析仪研究了BST30薄膜的光学和电学性能. 通过改进的单纯形法拟合反射率曲线,得到了BST30及其MgO缓冲层薄膜的光学常数, 由BST30薄膜的电压-电流特性(I-V曲线),发现MgO缓冲层对BST30薄膜的漏电流有明显的阻隔作用,可以有效消除BST30膜层的p-n结效应.     

铁电铌酸锶钡薄膜的结构特性研究

采用溶胶凝胶法在Si(001)基片上制备铁电铌酸锶钡薄膜,使用X射线衍射、摇摆曲线、扫描电子显微镜、喇曼散射光谱等测试手段研究薄膜的微结构与薄膜厚度之间的关系,制备的薄膜厚度可达到5μm.实验发现,随着薄膜厚度的增加,SBN60和SBN75薄膜在(001)方向的优先取向性越来越好.随着膜层的增加,处于底层的膜层能够起到缓冲层的作用,以逐渐改善薄膜与基片之间的晶格失配,从而使得晶体的结晶取向性越来越好.     

高择优取向硅基含钾铌酸锶钡（K:SBN）薄膜的制备与性能

采用NbCl5作为先驱物，利用溶胶-凝胶法在Si(100)衬底上成功获得高度择优取向的铁电铌酸锶钡(SBN)薄膜.与用Nb(OC2H5)5作为先驱物的SBN薄膜相比，NbCl5配制的薄膜前驱溶液中含有一定数量的K离子.K离子的含量对SBN薄膜取向的影响存在一个最优值.二次离子质谱测试发现，K离子对SBN晶胞的溶入和对Si衬底的渗透能够同时使SBN晶胞和Si晶胞产生微小扭曲，从而起到调整薄膜与衬底的匹配关系，并最终促使SBN薄膜c轴高度择优取向的生长.测试了薄膜的光学特性. 关键词： 铌酸锶钡 溶胶-凝胶方法 择优取向     

Sr0.75Ba0.25Nb2O6薄膜的PLD制备及其光学性能研究

本文采用脉冲激光沉积(PLD)方法在熔石英衬底上制备了Sr0.75Ba0.25Nb2O6(SBN0.75)光波导薄膜,采用Hitachi U-3410紫外-可见分光光度计对SBN0.75薄膜的透射谱进行测量,编程计算得到了薄膜折射率色散关系,同时得到SBN0.75薄膜的厚度和光学带隙分别为647.0nm和3.97eV。采用Metricon 2010棱镜耦合仪测量得到SBN0.75光波导薄膜中能激发的TE模式有4个,TM模式有3个。波长在632.8nm处薄膜的折射率为2.2818。并利用透射谱计算得出的薄膜的折射率和厚度值,根据波导理论导光模本征值的有效折射率表达式,对SBN0.75薄膜中能激发的导光模个数及其对应有效折射率进行图解,其结果与棱镜耦合仪所测得的结果非常吻合。     

氧化铬外延薄膜的x射线研究

采用分子束外延技术(MBE)在MgO(001)基板上沉积了氧化铬薄膜，并利用x射线衍射 (XRD)和x射线反射谱(XRR)对薄膜的晶体结构进行了表征.θ—2θ扫描和倒易空间图(R SM)揭示出薄膜为单相c轴外延生长，晶体结构为体心正交，晶胞常数a，b，c分别为0.8940±0.0003，0.298±0.0002和0.3897±0.0002nm.扫描表明薄膜在面内具有90°孪晶，取向关系为a∥MgO〈110〉,c∥MgO(001).XRR谱测得薄膜的电子 密度为1350±20nm-3，与由晶胞体积 计算得 关键词： 一氧化铬薄膜 x射线衍射 倒易空间图 x射线反射谱     

铌酸锶钡薄膜的微结构与电光性能的研究

本文叙述了使用溶胶凝胶法在MgO(0 0 1)的衬底上制备铌酸锶钡薄膜的过程 ,膜层厚度可达 5 μm。通过X射线衍射、摇摆曲线、扫描、拉曼散射光谱等方法研究了薄膜的微结构性能 ,实验发现 ,铌酸锶钡薄膜具有了较好的 (0 0 1)方向的优先取向性能 ,并且随着薄膜厚度的增加 ,其晶体取向性也会随之不断改进。熔石英的透明衬底上生长的SBN薄膜具有较大的电致双折射效应 ,其有效电光系数能够高达 6 6 2× 10 -11m/V。     

沉积于MgO基片上的La0.7Ca0.3MnO3薄膜的应变弛豫和磁电阻特性

利用90°离轴射频磁控溅射方法将La_0.7Ca_0.3MnO₃(LCMO)沉积于(001)取向的MgO单晶基片上,薄膜厚度变化范围为5nm到200nm. 通过掠入射X射线衍射技术测量了LCMO/MgO薄膜的面内晶格常数, 结合常规X射线衍射研究了LCMO薄膜的晶格应变及其弛豫情况, 用四探针法测量了薄膜的磁电阻特性.结果表明, LCMO/MgO薄膜均为(001)取向生长, 在厚度小于5nm时已经发生应变弛豫, 当薄膜厚度为100nm以上时, 薄膜的微应变接近于完全弛豫, 并表现出与块体材料类似的磁电阻特性, 具有较大的磁电阻和较高的磁电阻峰值温度.     

磁控溅射CNx薄膜的附着力、粗糙度与衬底偏压的关系

对磁控溅射生长在单晶Si(001)衬底上的CNx薄膜的附着力、粗糙度与衬底偏压的关系进行了研究。CNx薄膜沉积实验在纯N2的环境下进行．衬底温度(Ts)保持在350℃．衬底偏压(Vb)在0～-150V之间变化。利用原子力显微镜(AFM)和划痕试验机来测量CNx薄膜的表面粗糙度及对衬底的附着力。AFM和划痕实验的结果显示衬底偏压Vb对CNx薄膜的附着力和表面粗糙程度的影响很大，在-100V偏压下生长的CNx薄膜表面最光滑(粗糙度最小)，同时对Si(001)衬底的附着力最好。最后根据实验结果确定了在单晶Si(001)衬底上生长光滑而且附着力好的CNx薄膜的最佳实验条件。     

Effects of O defects on adsorption of small Ag clusterson a MgO(001) surface

The interaction of Ag atoms with a defective MgO(001) surface is systematically studied based on density functional theory. The Ag clusters are deposited on neutral and charged oxygen vacancies of the MgO(001) surface. The structures of Ag clusters take the shape of simple models of two- or three-dimensional (2D and 3D) metal particles deposited on the MgO surface. When the nucleation of the metal clusters occurs in the F_s (missing neutral O) centre, the interaction with the substrate is considerably stronger than that in the F_s⁺ (missing O^- ) centre. The results show that the adsorption of Ag atoms on the MgO surface with oxygen vacancy is stronger than on a clear MgO surface, thereby attracting more Ag atoms to cluster together, and forming atomic islands.     

择优取向MgO缓冲层上制备的硅基Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的结构和性能研究

分别采用sol-gel法和磁控溅射法在Si（001）单晶衬底上制备出（111）和（001）取向的MgO缓冲层薄膜,随后在其上生长Ba_0.7Sr_0.3TiO₃（BST30）铁电薄膜.通过X射线衍射,扫描电子显微镜,原子力显微镜等方法研究了薄膜的微结构.实验结果发现,在较厚的MgO（001）缓冲层上可长出（101）取向的BST30薄膜,而在较薄的MgO（111） 缓冲层上则表现出（101）和（111）取向相互竞争的现象,随着MgO（111）缓冲 关键词： 0.7Sr_0.3TiO₃')" href="#">Ba_0.7Sr_0.3TiO₃ 铁电薄膜 择优取向 sol-gel     

高择优取向铌酸锶钡薄膜的射频磁控溅射制备

采用溶胶-凝胶法在(100)Si单晶上预先制备出掺钾(K)的铌酸锶钡(SBN)缓冲层,利用射频磁控溅射法在缓冲层KSBN上沉积出高择优取向的铌酸锶钡薄膜,获得了磁控溅射法制备择优取向铌酸锶钡薄膜的相关工艺参数,研究发现,KSBN缓冲层能够很有效地克服衬底与SBN薄膜之间较大的晶格失配,在氧气氩气的比例为1∶2,工作气压为10 Pa,溅射功率300 W,衬底温度300℃,退火温度为800℃的工艺条件下,能够获得c轴高度择优取向的铌酸锶钡铁电薄膜.利用X射线衍射仪,原子力显微镜等仪器分析了薄膜 关键词： 磁控溅射 高择优取向 p-n结效应     

高择优取向铌酸锶钡薄膜的射频磁控溅射制备

采用溶胶-凝胶法在(100)Si单晶上预先制备出掺钾(K)的铌酸锶钡(SBN)缓冲层，利用射频磁控溅射法在缓冲层KSBN上沉积出高择优取向的铌酸锶钡薄膜，获得了磁控溅射法制备择优取向铌酸锶钡薄膜的相关工艺参数，研究发现，KSBN缓冲层能够很有效地克服衬底与SBN薄膜之间较大的晶格失配，在氧气氩气的比例为1∶2，工作气压为10 Pa，溅射功率300 W，衬底温度300℃，退火温度为800℃的工艺条件下，能够获得c轴高度择优取向的铌酸锶钡铁电薄膜.利用X射线衍射仪，原子力显微镜等仪器分析了薄膜     

MgO单晶基片上YBCO高温超导薄膜的制备

在2英寸MgO(001)单晶基片上,采用直流溅射法,通过基片高温退火,成功制备了性能优越的YBa2C3O7-δ(YBCO)双面超导薄膜,能够满足超导滤波器的设计要求。X射线衍射(XRD)分析表明经过退火的基片上生长的YBCO薄膜与基片有单一的外延取向关系;用原子力显微镜(AFM)和高能电子衍射(RHEED)分析高温退火对基片表面状况的改变。结果表明制备的YBCO薄膜具有很好的超导电性,薄膜临界电流密度Jc(77K,0T)≈2.5×106A/cm2,微波表面电阻Rs(10GHz,77K)≈0.16mΩ。     

沉积温度、膜厚对Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-δ)薄膜的微结构和电导率影响

采用脉冲激光沉积法在MgO(100)单晶衬底上制备了Ce0.8Gd0.2O2-δ(CGO)系列薄膜,沉积温度与膜厚对CGO/MgO薄膜的微结构及离子电导率的影响分别被研究.X-ray衍射(2θ-ω线扫描,ω-摇摆曲线,(-扫描)测量显示,随着沉积温度的升高,CGO薄膜的微结构由多晶薄膜演变到外延膜.对沉积在730℃的CGO薄膜(510nm)中较大的离子电导归因于薄膜中较小的晶界密度.对高质外延的CGO薄膜(沉积730℃),随着膜厚的减小,其快速减小的激活能及增大的离子电导可解释为CGO/MgO界面平面的应变态和氧空位的无序分布所致.我们的结果表明,为获得高离子电导的CGO薄膜,最佳的沉积温度和膜厚是需要考虑的.     

MgO单晶势垒磁性隧道结的第一性原理计算和实验研究

在MgO单晶势垒磁性隧道结中发现的室温高隧穿磁电阻现象,是近些年自旋电子学以及磁性隧道结磁电阻材料研究中的又一重大突破。本文主要评述和介绍2001年以来MgO单晶势垒磁性隧道结第一性原理计算和实验上的重要进展,以及介绍利用Layer-KKR第一性原理计算方法研究的Fe(001)/MgO/Fe、Fe(001)/FeO/MgO/Fe、Fe(001)/Mg/MgO/Fe、Fe(001)/Co/MgO/Co/Fe和Fe(001)/MgO/Fe/MgO/Fe等基于单晶MgO(001)单势垒及双势垒磁性隧道结材料的电子结构和自旋相关输运性质研究的最新进展。这些第一性原理定量计算的结果,不仅从物理上增强了对MgO单晶势垒磁性隧道结的电子结构和自旋相关输运特性的了解,而且对于研究新型室温磁电阻隧道结材料及其在自旋电子学器件中的广泛应用,具有一定的参考价值。     

MgO单晶势垒磁性隧道结的第一性原理计算和实验研究

在MgO单晶势垒磁性隧道结中发现的室温高隧穿磁电阻现象,是近些年自旋电子学以及磁性隧道结磁电阻材料研究中的又一重大突破.本文主要评述和介绍2001年以来MgO单晶势垒磁性隧道结第一性原理计算和实验上的重要进展,以及介绍利用Layer-KKR第一性原理计算方法研究的Fe(001)/MgO/Fe、Fe(001)/FeO/MgO/Fe、Fe(001)/Mg/MgO/Fe、Fe(001)/Co/MgO/Co/Fe和Fe(001)[MgO/Fe/MgO/Fe等基于单晶MgO(001)单势垒及双势垒磁性隧道结材料的电子结构和自旋相关输运性质研究的最新进展.这些第一性原理定量计算的结果,不仅从物理上增强了对MgO单晶势垒磁性隧道结的电子结构和自旋相关输运特性的了解,而且对于研究新型室温磁电阻隧道结材料及其在自旋电子学器件中的广泛应用,具有一定的参考价值.     

MgO（001）表面上沉积MgO薄膜过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了MgO分子连续沉积于MgO（001）表面上的薄膜生长过程,分析了衬底温度和分子入射能对MgO分子在衬底表面上的扩散能力以及对衬底表面覆盖率的影响.模拟结果表明,随着衬底温度的升高,在衬底表面上沉积的MgO分子扩散能力增强,MgO薄膜层中空位缺陷变少.低温下,分子入射能的增大有助于提高衬底表面覆盖率;高温下,表面覆盖率随入射能增大到3.0 eV时达到最大值,入射能继续增大,表面覆盖率减小. 关键词： MgO薄膜生长 分子动力学 计算机模拟 表面扩散