Y3+掺杂BST/ZrO2复合薄膜的制备及介电性能研究

运用溶胶-凝胶法在Si/SiO2/Ti/Pt基底上制备了掺杂不同量的Y3+的单层Ba0.65Sr0.35TiO3 (BST)薄膜和并联结构的BST/ZrO2复合薄膜.研究发现:当BST溶胶中掺入了适量的Y3+后,制备的单层BST的表面形貌得到改善,介电性能提高;掺杂的Y3+为1mol;时单层BST薄膜介电性能最佳,介电常数为400.53;介电损耗为0.0125.BST/ZrO2复合薄膜的电容值相对于单层BST薄膜得到明显提高,当烧结温度为750℃时,BST/ZrO2复合薄膜综合介电性能最佳,介电常数790.12;介电损耗达到0.051.     

溶胶-凝胶法制备Mg掺杂ZnO薄膜的微结构与光学性质

采用溶胶-凝胶技术在Si(111)和石英玻璃衬底上制备了Mg掺杂ZnO薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计测试薄膜的微结构、表面形貌和光学性质.结果表明:所得Mg掺杂ZnO薄膜仍为六角纤锌矿型结构,呈c轴方向择优生长,随着退火温度升高,薄膜的晶格常数c由0.5288 nm减小到0.5278 nm,粗糙度从3.8 nm增大到6.5 nm,光学带隙由3.26 eV增大到3.31 eV.     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及其微结构特性研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备氧化锌(ZnO)薄膜,研究镀膜层数和退火温度对ZnO薄膜晶体结构、光谱性质及表面形貌的影响.X射线衍射谱测试表明,退火温度为600℃、镀膜层数为10层时制备样品的晶粒尺寸最大,结晶度最好.紫外-可见透过谱发现,样品退火后其透过率曲线变得陡直,光学带隙随退火温度升高而逐渐减小.光致发光谱测试显示,ZnO薄膜的发光谱包含388 nm和394 nm附近的两个主要发光峰,分别对应于本征发射和缺陷发射,其强度随退火温度升高呈现相反的变化.原子力显微照片则显示了随退火温度的升高制备样品表面晶粒的分布趋于均匀而致密.     

退火温度和涂膜层数对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜微结构及光学特性的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度和涂膜层数对ZnO薄膜结晶性和光学特性的影响.扫描电镜(SEM)结果表明,退火温度的升高使得薄膜致密性和均匀性均得到改善.旋涂10层以上的薄膜其表面形貌明显要好于旋涂5层的薄膜样品,但旋涂10层和20层的薄膜其形貌和微结构差异并不显著.XRD图谱表明所有样品都具有纤锌矿结构,随着热处理温度的升高,各衍射峰强度增大,晶粒尺寸变大.光致发光(PL)测量显示,退火温度越高,涂膜层数越少,其PL谱发光强度越强.紫外-可见透过谱发现,涂膜层数越少,透射率越高;而提高退火温度也有助于改善薄膜透射率.结合已得到的微结构信息,对观察到的光学性能进行了合理解释,综合认为旋涂10层并在600℃退火是溶胶凝胶法制备ZnO薄膜的最佳生长条件.     

溶液沉积法制备Li4/3Ti5/3O4薄膜及其性质

以醋酸锂和钛酸四丁酯为原料,采用溶液沉积法制备Li4/3Ti5/3O4薄膜.采用热重技术分析Li4/3Ti5/3O4前驱体热性质;X射线衍射和扫描电子显微镜检测和分析产物的物相和形貌;恒电流充放电和电位阶跃技术测试薄膜的电化学性能和锂离子扩散系数.研究表明低温热处理得到的薄膜为非晶态,当热处理温度升高到650℃时,制备的薄膜为结晶态尖晶石 Li4/3Ti5/3O4.其中,750℃热处理1h制备的Li4/3Ti5/3O4薄膜的锂离子扩散系数在10-10～10-11cm2/s之间,薄膜的比容量为57μAh/(cm2·μm),充放电效率为98;,在100μA/cm2充放电电流密度下,经50次循环后的容量保持率为96;,薄膜具有优良的电化学性能.     

溶胶-凝胶法制备(Ba,Sr,Ca)TiO3薄膜及其介电调谐性能分析

本文采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了(Ba0.6Sr0.4)1-xCaxTiO3(BSCT)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)薄膜.XRD及SEM结果表明表明,薄膜结晶良好,形成单一的钙钛矿结构,没有明显的裂缝.薄膜厚度大约为500nm.从介电常数和直流偏压电场的关系曲线上并没有滞后现象,这说明BSCT薄膜处于顺电相.随着x的增加,薄膜的介电常数、介电损耗和调谐率都有所下降,而优值有所提高.J-V特性表明Ca的加入显著降低了薄膜的漏电流.     

不同衬底制备硅薄膜的微结构研究

本文用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在普通玻璃衬底、未织构的氧化锌掺铝(AZO)覆盖的普通玻璃衬底和石英衬底上室温下制备了微晶硅薄膜.然后用快速光热退火炉(RTP)在600℃下对样品进行了7min的退火处理, 借助Raman和SEM对退火前后硅薄膜微结构进行了研究,并用声子限域理论和纳晶表面效应对实验现象进行了分析.结果表明:(1) 薄膜沉积过程中,衬底结构对薄膜微结构有重要影响,相对来说石英衬底上沉积的硅薄膜最容易晶化,其次是玻璃衬底,再其次是未织构的AZO覆盖的玻璃衬底.初步分析认为,主要是因为衬底的无序结构与硅的晶体结构的失配程度不同造成的影响;(2)退火后,薄膜晶粒尺寸均增大.进一步推测, AZO薄膜微结构随退火的变化将导致硅薄膜微结构受到牵连影响.     

In掺杂量对ZnO薄膜微结构和光学性质的影响

采用溶胶-凝胶法分别制备未掺杂和In掺杂ZnO薄膜,用X射线衍射仪、扫描电镜和紫外可见分光光度计测试分析薄膜的微结构、表面形貌和光学性质.结果表明:In掺杂ZnO薄膜仍为六角纤锌矿结构,但In的掺入抑制ZnO薄膜的结晶,使得薄膜的结晶度降低.In掺杂ZnO薄膜表面呈网络状结构,随着In掺杂量的增加,表面起伏程度减小,空隙减少,表面平整,致密度提高.In掺杂ZnO薄膜的光学带宽Eg值均小于未掺杂ZnO薄膜,且随In掺杂量的增加先增大后减小,并用Burstein-Moss效应和缺陷浓度变化对光学带宽变化进行了解释.     

溶胶-凝胶法制备纳米ZnO薄膜的结构和光学性质

采用溶胶-凝胶方法制备纳米ZnO薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明，薄膜具有六角纤锌矿多晶结构，且随水解时间的增加，粒子尺寸逐渐增大。室温下，观察到近带边紫外发射和较强的可见区(2．45eV)发射。红外吸收光谱研究表明ZnO薄膜表面存在单齿、双齿和桥状结构的醋酸锌副产物，阐述了不同结构醋酸锌副产物对ZnO薄膜可见区发光性质的影响。     

非水解和水解溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的对比研究

分别采用非水解和水解溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜,利用FTIR、TG-DSC和XRD等手段研究了薄膜形成过程中的溶胶-凝胶转变过程和相变化过程,并探讨了非水解和水解溶胶-凝胶法的微观反应机制.研究表明:非水解溶胶-凝胶法与水解溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的微观反应机制不同,水解溶胶-凝胶法是钛酸丁酯的Ti-O键合(TiOR)断裂形成水解产物Ti-OH,再经失水缩聚或是失醇缩聚反应形成Ti-O-Ti键合.而非水解溶胶-凝胶法是在不生成Ti-OH的情况下,利用Ti-Cl与Ti-OR通过亲核反应直接缩聚反应产生Ti-O-Ti键合.非水解溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜开始出现金红石相的温度为750℃,明显高于水解溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜.     

Crystalline Properties of Strontium Barium Niobate Thin Films Produced by Pulsed Laser Deposition

Highly oriented strontium barium niobate (SBN) thin films have been grown on MgO {100}substrates by pulsed laser deposition. The films have been characterised by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy and atomic force microscopy. XRD theta - 2 theta scans indicate that the single phase crystalline SBN layers with the {001} orientation perpendicular to the plane of the substrate . Because of the difference between the thermal expansion coefficients of the SBN thin film and the MgO {100} substrate, it is necessary to adapt a slow cooling rate after deposition to retain the highly oriented SBN thin film on the substrate. The presence of non-uniform residual strain in SBN thin film has been analysed from broadening of the (00l) SBN film diffraction lines. The influence of oxygen partial pressure on the crystalline properties of SBN thin films have also been investigated.     

In Situ Deposition of Highly C-axis Oriented Lanthanum Modified Lead Titanate Thin Films by Multi-Ion-Beam Reactive Co-sputtering Technique

Highly c-axis oriented La-modified PbTiO₃ (PLT) thin films were in situ grown on Pt(100)/MgO(100) and MgO(100) substrates by multi-ion-beam reactive co-sputtering (MIBRECS) technique at the substrate temperature range of 450°C-540°C. The orientation degree a of the films is more than 90%. The chemical composition is in good agreement with the designed one and is almost uniform across the surface of the substrates. The remanent polarization (P_r) and coercive field (E_c) were found to be 5.3 μC/cm² and 78 kV/cm, respectively.     

pH值对溶胶-凝胶法制备的掺铝氧化锌薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备出c轴择优取向的ZnO: Al(ZAO)透明导电薄膜,研究了溶胶pH值对其结构、表面形貌、电学和光学性能的影响.结果表明:随着pH值的降低晶粒尺寸增大;当溶胶pH值从8.4降低到6.8时,薄膜的电阻率先降低而后略有升高,当pH值为7.2时其电阻率达到最小值2.6×10-3 Ω·cm,进一步分析表明,溶胶pH值的变化影响了薄膜晶界散射,而后者又使载流子迁移率发生了变化;薄膜的透光率在可见光部分随着pH值的降低而升高,而禁带宽度则从3.36 eV降到3.32 eV.     

氩气退火时间对Fe(Se,Te)薄膜的性能影响研究

作为一种铁基超导薄膜,Fe(Se,Te)薄膜具有晶体结构简单、所包含的元素较少、易于合成的特点,不仅有利于超导机理研究而且有着潜在的技术应用价值。本文通过磁控溅射在温度为320 ℃的CaF₂单晶衬底上制备了Fe(Se,Te)薄膜,并在氩气氛围下进行了退火处理。研究了退火时间对Fe(Se,Te)薄膜的晶体结构、微观形貌、成分组成以及电输运特性的影响。结果表明:Fe(Se,Te)薄膜的结晶性较好,退火有助于消除薄膜样品中的FeSe相,薄膜的晶格常数c对退火不敏感,退火后薄膜晶粒尺寸变大;Fe(Se,Te)薄膜成分与靶材的名义组分存在一定的偏差,退火时间越长,Fe(Se,Te)薄膜表面的颗粒越密集;Fe(Se,Te)薄膜的电阻随温度升高而减小,呈现出半导体特性,退火3 h后电阻明显增大。     

退火温度对La3Ga5SiO14薄膜结构及表面形貌的影响

采用脉冲激光沉积技术在Si(100)衬底上制备了La3Ga5SiO14薄膜,并研究了不同的退火温度对薄膜结构和表面形貌的影响.衬底温度为室温时生长的薄膜经过800 ℃以上的高温退火后,由最初的无定形态转变为无规则取向的多晶结构.衬底温度为400 ℃时生长的薄膜经过800 ℃退火处理后呈现无序的多晶形态.当退火温度进一步升高至1000 ℃时,XRD图谱显示薄膜由最初的(220)和(300)两个结晶方向转变为以(200)和(400)为主要取向的多晶结构.表面形貌分析表明:衬底温度为400 ℃时,随着退火温度的升高,薄膜颗粒尺寸逐渐增大,表面无裂纹,而衬底温度为室温时生长的薄膜退火后则出现大量的裂缝、孔洞等缺陷.     

Zn1-x MgxS薄膜的磁控溅射制备及其性能研究

利用双靶磁控溅射法,在普通石英玻璃基底上成功制备出II-VI族化合物固溶体半导体Zn1-xMgxS多晶薄膜,并用X射线能量色散谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见(UV-V is)分光光度计、荧光分光光度计(PL)等测试手段表征了多晶薄膜的成份、表面形貌、晶体结构和光学性质。结果表明:磁控溅射法制备的Zn1-xMgxS多晶薄膜具有立方和六方相混晶相结构,晶粒生长均匀,薄膜在波长小于280nm的紫外区有强烈的吸收,在可见光区紫光范围有一个强的发光峰,而且随着Mg含量的增加,强度增加,吸收边和发光峰的蓝移也增加。蓝移说明了带隙的展宽,其禁带宽度大约从3.6 eV增至4.4 eV。较高的结晶质量和发光特性显示了它是一种制作短波光电器件和紫外探测器的理想材料。     

Cu3N薄膜的制备及其霍尔效应研究

采用反应射频磁控溅射的方法在纯氮气气氛下、氮气流量为12sccm、衬底温度为100℃的条件下,在玻璃基底上成功制备了氮化铜(Cu3N)薄膜.XRD显示薄膜择优[100]晶向生长.用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了样品的表面形貌,发现样品表面平整、结构紧密.用四探针法检测了薄膜的霍尔特性,发现随温度的降低薄膜的霍尔系数、霍尔电阻率均增加.霍尔迁移率在高温范围也呈降低的趋势,但是变化的范围比较小,在低温范围又有所增加.随温度的降低薄膜的载流子浓度降低.我们还通过变温的霍尔系数估算了氮化铜薄膜的禁带宽度约为1.35eV.     

用MOCVD法在玻璃和Si(100)基片上制备TiO2薄膜

采用大气开放式金属有机化合物化学气相沉积方法(AP-MOCVD),以四异丙醇钛(TTIP)为原料,在不同的实验条件下分别在Si(100)和玻璃基片上制备TiO2薄膜.当气化室温度为140℃,基片温度为350℃时,玻璃基片上生长的薄膜XRD谱中只出现了锐钛矿相(200)晶面的衍射峰,表明此时薄膜高度取向,在Si(100)基片上生长的TiO2薄膜也有取向性.通过SEM观察高度取向的TiO2薄膜表面出现四边形的微结构.     

溅射制备不同厚度Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜结晶态的研究

研究了射频磁控溅射的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT52/48)薄膜在退火晶化时,厚度对其结晶态及表面形貌的影响.首先利用Materials Studio软件对PZT分子进行了模拟,并模拟了X射线衍射(XRD)得到PZT的特征峰图;实验上,采用退火炉对不同厚度的PZT(52/48)薄膜进行了不同温度及时间的退火;接着采用XRD对各样片薄膜进行了结晶物相分析;采用FIB对部分样片薄膜表面形貌进行了观察.实验结果显示,薄膜的厚度及退火条件在一定程度上对其结晶态的影响是一致的;对于一定厚度的薄膜,合适且相同的退火(650 ℃)条件都可以使其形成单一的PZT(52/48)物相;二次退火对较厚薄膜结晶化有一定的作用,但随着溅射薄膜厚度的增加而累加了内应力,退火后形成有PZT(52/48)物相的较厚薄膜表面出现裂纹越明显.     

Fabrication and Characterization of Cytochrome C Modified Poly(3-Aminobenzoic Acid) Thin Film

The electropolymerized poly(3-aminobenzoic acid) (PABA) film on indium tin oxide electrode was used for fabrication of cytochrome c (Cyt c) modified PABA thin film upon immobilization of Cyt c onto the PABA surface. The obtained Cyt c modified PABA thin film was characterized by UV-vis spectroscopy, XPS, AFM, and SEM-EDX techniques. Shifts of the UV-vis absorption peaks were observed from Cyt c modified PABA thin film compared with Cyt c solution and PABA thin film. The formation of the covalent amide bond between the carboxylic groups of PABA and amine groups in Cyt c was observed from XPS results.