氧氩混合气氛下脉冲激光沉积法制备YBa2Cu3O7-δ薄膜的研究

利用脉冲激光沉积法(PLD),在质量流量比为1∶3的氧气和氩气的混合气氛下,在STO(001) 基片上制备了外延的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜.尽管薄膜表面分布有亚微米到微米量级颗粒,但与传统PLD制备YBCO的方法相比,大颗粒的密度要小得多.直流电阻和磁化率测量法同时证明了YBCO薄膜的超导转变温度(Tc)大于90 K. 在40 K时,零场临界电流密度(Jc)为63.8 MA/cm2,在5.2 T时达到最大钉扎力密度(Fpmax)387.9 GN/m3;在65 K时,零场Jc为28.3 MA/cm2,在2.6 T时Fpmax达到71.3 GN/m3;在77 K时,零场Jc为8.7 MA/cm2,在0.91 T时Fpmax达到12.1 GN/m3.研究结果为氧气和氩气混合气氛下PLD方法制备YBCO薄膜提供了重要实验数据.     

MOD法YBCO超导薄膜制备中BaCeO3的形成

本文采用金属有机盐沉积(MOD)方法,在钇稳定氧化锆(YSZ)单晶上依次制备了CeO2过渡层和YBCO超导层,测得其Tc,onset值为90.5 K,Jc值为1.3 MA/cm2.在沉积YBa2Cu3O7-x(YBCO)过程中发现薄膜中生成了BaCeO3相,继而对该相的生成条件及其对YBCO性能的影响进行了研究.结果表明BaCeO3是在YBCO相生成之后,CeO2与YBCO反应生成的,且以MOD方法制备的YBCO薄膜时难以避免BaCeO3相的产生.     

YBCO/ND-Y2O3/YBCO超导薄膜的制备及其特性研究

采用光辅助金属有机物化学气相沉积技术,在LaAlO3(100)单晶衬底上外延制备约500 nm厚YBCO/ND-Y2O3/YBCO薄膜.用X射线衍射技术分析薄膜的物相结构和外延特性,通过扫描电子显微镜观察薄膜的表面与截面形貌.主要研究了不同生长时间的Y2 O3纳米点对YBCO超导薄膜性能的影响.Y2 O3纳米点生长时间为2Os样品的临界电流密度达到2.4 MA/cm2(77 K,0T),与未生长Y2O3纳米点的YBCO薄膜相比,其临界电流密度提高20;.分析表明,薄膜中的Y2O3在YBCO薄膜内部起到了有效钉扎中心作用,提高了临界电流密度.     

电场调控Pt/Co∶ZnO/Nb∶SrTiO3异质结阻变与磁性研究

利用脉冲激光沉积法在0.7; Nb∶ SrTiO3衬底上制备了Co∶ ZnO薄膜,并构建了Pt/Co∶ ZnO/Nb∶ SrTiO3异质结器件.该器件表现出典型的双极性阻变效应,在正、负向电压作用下,器件电阻可以在低阻态和高阻态之间变换,电阻变换比值可达到104,阻态具有一定的保持性与耐久性,同时Co∶ ZnO薄膜的饱和磁化强度会产生与阻变相关联的可逆调控.结合ZnO薄膜阻变与磁性调控结果发现,氧空位在Co∶ ZnO/Nb∶ SrTiO3异质结的阻变及磁性调控中具有重要作用,并采用氧空位产生与湮灭结合载流子注入-束缚/解束缚模型解释阻变与磁性调控.     

晶格失配和退火氧压对La_(0.825)Ca_(0.175)MnO_3薄膜的电学性能的影响（英文）

采用紫外脉冲激光沉积技术分别在LaA lO 3(LAO)、(LaA lO 3)0.3-(SrA lT aO 6)0.7(LSAT)和SrT iO 3(STO)(001)单晶衬底上制备了La0.825Ca0.175MnO 3(LCMO)薄膜。实验发现衬底的晶格失配度和退火氧压对薄膜结晶质量和电学性能有重要影响。电阻-温度曲线显示,生长在LAO(压应变)的LCMO薄膜比生长在STO(拉伸应变)的薄膜有更高的绝缘体-金属转变温度Tp和更大的电阻温度系数(TCR)。增加退火氧压可以有效地提高薄膜的Tp和TCR值。当退火氧压为30000 Pa时,与衬底晶格失配度最小的LCMO/LSAT薄膜具有最高的Tp(234.5 K)和最大的TCR(22.4%)。实验结果表明Ca含量为0.175的La1-xCaxMnO 3薄膜材料在测辐射热计等方面有潜在的应用前景。     

MgO(100)衬底上生长BaTi2O5薄膜及其性能研究

利用脉冲激光沉积技术,在MgO(100)衬底上生长了BaTi2O5薄膜,探讨了沉积条件(衬底温度和氧分压)对薄膜结构的影响,并对其介电和光学性能进行了研究.结果表明:随衬底温度和氧分压的改变,BaTi2O5薄膜的物相和结晶取向逐渐变化;适宜的脉冲激光沉积工艺为衬底温度950~1000 K、氧分压12.5 Pa,在该条件下获得了b轴方向择优生长的BaTi2O5薄膜;该薄膜具有较高的居里温度(750 K),介电常数达2000,而且在可见光和红外波长范围内具有较高的透过率.     

氩氧比对磁控溅射ZnO薄膜的压电响应与极化特性的影响

保持总的工作气压不变,在不同氩氧比条件下,采用射频磁控溅射法在铝电极层上制备了ZnO薄膜.用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和压电响应力显微镜(PFM)分析了ZnO薄膜的择优取向、表面形貌和压电响应,并通过垂直PFM(VPFM)和水平PFM(LPFM)相位图研究了ZnO晶粒的极化特性.结果表明,氩氧比对ZnO薄膜的晶体结构和压电特性有显著影响,其中在氩氧比1∶1的条件下制备的ZnO薄膜具有最大的VPFM振幅和最佳的极化取向一致性.     

SDC/YSZ双层电解质薄膜的制备与特性

利用脉冲激光沉积技术(PLD)在MgO单晶片基底上制备Ce0.8Sm0.2O2-δ/ZrO2∶Y2O3 (SDC/YSZ)双层电解质薄膜.X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)的结果显示SDC/YSZ双层电解质薄膜沿(111)方向择优生长,随着退火温度的升高,薄膜变得均匀致密,结晶度得到改善,(111)衍射峰强度变大,择优生长取向明显;电化学测量表明,SDC/YSZ双层电解质薄膜的离子电导率比单层YSZ薄膜的离子电导率高.     

脉冲激光沉积BNT和KNN系陶瓷薄膜的比较研究

利用脉冲激光沉积技术(PLD),在不同的制备工艺条件下,分别在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)系列的Bi0.5(Na0.7K0.2Li0.1)0.5TiO3(BNKLT)和K0.5Na0.5NbO3(KNN)系列的Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3(KNNLT)无铅压电陶瓷薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的晶体结构及表面形貌进行了比较研究.研究结果表明:薄膜的衬底温度、沉积室的氧气压力和薄膜的热处理温度对BNT和KNN薄膜结构和形貌都有较大影响,且影响程度不同;在最佳制备工艺参数下,利用PLD制备的BNT和KNN无铅压电陶瓷薄膜都具有精细的表面结构.     

不同应力下的双层钙钛矿锰氧化物La1.3Sr1.7Mn2O7薄膜输运特性研究

采用脉冲激光沉积(PLD)法分别在SrTiO3(100)、LaAlO3 (100)和MgO(100)单晶基片上制备了双层钙钛矿锰氧化物La13Sr17Mn2O7(LSMO)薄膜.X射线衍射谱表明三个样品均沿衬底的晶向择优生长;原子力显微镜显示薄膜表面均光滑致密.采用标准四探针法对薄膜的阻温特性进行了研究,发现SrTiO3 (100)和LaAlO3(100)基片上生长的薄膜呈现出明显的金属-绝缘体转变,转变温度分别为340 K和330 K.而在MgO基片上显示绝缘体态,无金属-绝缘体转变.结合阻温曲线的拟合及薄膜与衬底的晶格失配计算,从薄膜应力和激活能变化的角度分析了样品出现不同阻温特性的内在机制.     

采用无氟MOD法在织构金属基带上生长YBCO超导薄膜的研究

由于高的使用温度,优良的载流能力以及强的电机械性能,潜在的价格优势,基于YBCO超导薄膜的第二代高温超导带材在电力系统和磁体领域有良好的应用前景.无氟金属有机盐沉积技术具备设备成本低、晶体生长速率快、环境友好等特点,近年来成为了研究制备YBCO超导薄膜技术路线的热点.本文采用FF-MOD技术在CeO2/IBAD-MgO/Y2O3/ Al2O3/Hastelloy C276金属基带上制备200 nm厚的YBCO薄膜,并系统地研究了高温成相过程中BaCO3、YBCO以及YBCO分解相的显微结构及其对超导电性的影响.结果表明,生成的YBCO相晶体呈随机取向,在热处理的过程中逐渐再结晶成为具有双轴织构的YBCO,这与单晶结果相一致.另外,影响YBCO外延形核和生长的关键是控制烧结温度和烧结气氛中的氧分压,抑制BaCO3形成,避免YBCO部分分解.     

不同氧压下脉冲激光沉积LiCoO2薄膜的研究

使用脉冲激光沉积(PLD)法,在不同的氧压下制备了锂离子二次电池正极材料LiCoO2的薄膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等分析测试方法,对沉积的薄膜进行了晶体结构和表面形貌的分析.结果显示,氧压达到正常标准时(加Pa),LiCoO:薄膜具有明显的c轴择优取向,同时薄膜的晶粒尺寸更为均匀,表面更为光滑.而氧压较低(1 Pa)时,薄膜表现为随机取向.这些结果表明,PLD方法制备LiCoO2薄膜时应该充分考虑腔体气压对等离子体的散射作用以提高薄膜表面的质量.     

磁控反应法制备氧化银薄膜的研究

采用磁控反应溅射法,分别在室温和90℃条件下制备了两个系列的氧化银薄膜,其中氧氩比从1:4变化到2:1. SEM表明薄膜中的氧化银纳米颗粒尺寸均小于30nm.XRD表明随制备温度的提高AgO衍射峰减弱,Ag2O衍射峰增强,揭示了在成膜过程中,温度提高引起AgO热分解为Ag2O.分光光度计测量的反射谱和吸收谱表明氧化银的吸收边在400 nm附近,计算的氧化银禁带宽度约为3.1eV.通过对银的特征峰(312nm处)向短波方向的移动和消失分析证实氧氩比增大的确有助于银的完全氧化, 并且氧氩比2:1条件下制备的样品质量较佳.     

溅射功率对脉冲磁控溅射沉积Cu2O薄膜结构和光学性能的影响

利用脉冲磁控溅射制备技术,采用单质金属铜靶作为溅射靶,在氧气(O2)和氩气(Ar)的混合气氛下,在石英玻璃衬底上制备了Cu2O薄膜.研究了溅射功率对脉冲反应磁控溅射沉积法在室温下对生长Cu2O薄膜结构、表面形貌及光学性能的影响.结果表明,在O2、Ar流量比(O2/Ar)为30∶80的气氛条件下,在60～90 W的溅射功率范围内可获得＜ 111＞取向的Cu2O薄膜;薄膜的表面粗糙度的均方根值随溅射功率的增加而增大;薄膜的光谱吸收范围为300 ～670 nm,不同溅射功率下制备的薄膜均在430 nm附近出现明显的带边吸收,其光学带隙(Eg)在2.15～2.53 eV之间变化.     

沉积氧压对Bi1.5ZnNb1.5O7薄膜的结构和介电特性的影响

采用固相反应法合成具有焦绿石立方结构的Bi1.5ZnNb1.5O7(BZN)陶瓷靶材,采用脉冲激光沉积法在Pt/SiO2/Si(100)基片上制备立方BZN薄膜。研究了沉积氧压的变化对薄膜的结晶性能,微观形貌以及介电性能的影响。结果表明:沉积的BZN薄膜都呈现出立方焦绿石单相结构,但是薄膜的取向随氧压变化而变化。当沉积氧压为10 Pa时,薄膜的(222)晶面拥有最强的择优取向。随着氧压的升高,BZN薄膜的介电常数明显降低。在10 Pa氧压下沉积的BZN薄膜展示出介电可调特性为5%(500 kV/cm)。     

氩氧流量比对CeOx-SnOx膜微观结构及光学性能的影响

采用磁控反应共溅射的方法,以金属Ce和Sn为金属源,成功地制备出CeOx-SnOx薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对薄膜的结构、表面形貌及成分进行了分析和表征.结果表明薄膜以岛状模式生长,随氩氧比降低,结晶性增强,出现CeO2和SnO相.此外,利用紫外-可见分光光度计对薄膜的光学性能进行了研究,测试结果表明薄膜对紫外光有极强的吸收作用.当氩氧流量比为3∶1时,紫外光平均透过率仅为5.80;,而可见光平均透过率为81.48;.     

O2/(O2+Ar)流量比对ZnO-0.25mol; V2O5薄膜缺陷类型的影响

利用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积ZnO-0.25mol; V2O5(ZnO∶V)薄膜,研究了O2/(O2+Ar)流量比(0;~87.5;)对ZnO∶V薄膜中缺陷的影响.研究结果表明:沉积的ZnO∶V薄膜为具有c轴取向的纤锌矿结构,V以五价和四价形式共存其中.ZnO∶V薄膜中的缺陷态为氧空位(VO)和间隙锌(Zni)杂化形成的复合体,两者比例随O2/(O2+Ar)流量比而变化.     

射频磁控溅射法制备Cu3N薄膜及其性能研究

采用反应射频磁控溅射法,在氮气和氩气的混合气体氛围中,玻璃基底上制备出了具有半导体特性的氮化铜(Cu3N)薄膜,并研究了混合气体中氮气分量对Cu3N薄膜的择优生长取向、平均晶粒尺寸、电阻率和光学带隙的影响.原子力显微镜,X射线衍射仪,四探针电阻仪,紫外可见光谱分析及纳米压痕仪等测试结果表明:薄膜由紧密排列的柱状晶粒构成,表面光滑致密;随着氮气分量的增加,Cu3N薄膜由沿(111)晶面择优生长转变为沿(100)晶面择优生长,晶粒尺寸变小,电阻率ρ从1.51×102Ω·cm逐渐增加到1.129×103Ω·cm;薄膜的光学带隙在1.34～1.75eV间变化;薄膜的硬度约为6.0GPa,残余模量约为108.3GPa.     

镓掺杂对二氧化钛薄膜光吸收性能的影响

通过向TiO2粉体中加入质量分数为1;～15;的Ga2O3粉末,制备了Ga掺杂的TiO2陶瓷靶,并采用脉冲激光沉积法(PLD)用陶瓷靶制备出TiO2薄膜,将薄膜于800～1000℃下退火.对薄膜结构和光学性质的研究表明1000℃退火条件下浓度为1; Ga2O3掺杂能有效将金红石相TiO2的禁带宽度减小至2.62 eV,使其吸收边红移动至470 nm.     

铌酸钾锂铁电薄膜的脉冲激光沉积与光学性能

以K2CO3、Li2CO3和Nb2O5为原料,采用固相反应法制备了铌酸钾锂陶瓷;以此为靶材,采用脉冲激光沉积技术在石英玻璃上沉积了铌酸钾锂薄膜,系统研究了沉积温度对铌酸钾锂薄膜组成与结构的影响.利用X射线衍射、拉曼光谱等测试手段对薄膜的结构进行表征,通过紫外一可见光分光光度计测试薄膜的光学透过率.结果表明:所制备的铌酸钾锂靶材结构致密;在衬底温度为700℃、氧分压10 Pa的条件下可以制备纯的铌酸钾锂薄膜,所得到的多晶薄膜呈(310)取向;光学性能测试显示所制备的铌酸钾锂薄膜在可见光范围内的光学透过率为90;左右.