脉冲激光沉积法生长Nd:LUVO4薄膜

采用脉冲激光沉积技术在不同温度和氧分压下,在(100)Si片和抛光石英片上生长了一系列(200)面择优取向的Nd:LuVO4薄膜.利用X射线衍射分析了所制备薄膜的成膜情况,认为成膜较为适宜的温度为700℃,氧分压为10Pa.用棱镜耦合法测得了该薄膜的有效折射率为2.0452.利用扫描电镜(SEM)观察了Nd:LuVO4薄膜的表面形貌.     

脉冲激光沉积技术制备超导薄膜的研究进展

超导薄膜不仅在超导应用方面扮演着举足轻重的角色,而且是超导机理研究的良好载体,是连接超导应用和机理的桥梁。脉冲激光沉积(PLD)是最常用的超导薄膜制备技术之一。本文综述了PLD技术制备铜氧化物、铁基、氮化物、钛氧化物等超导薄膜的研究进展,并介绍了与高温超导薄膜应用相关的两种PLD新技术：超导带材和大面积薄膜制备。最后,本文介绍了基于材料基因工程的高通量组合薄膜技术在高温超导研究上的典型成功案例。继续发展和使用该实验技术,构建与高温超导相关的高维相图和定量规律,有望实现机理研究实验上从量变到质变的全面突破。     

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.     

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.     

常温下脉冲激光沉积氮化硼薄膜研究

由于氮化硼特别是立方氮化硼(c-BN)的独特性质和广泛的应用前景,一直受到材料研究工作者的广泛关注.本研究利用脉冲激光在室温下沉积出立方氮化硼薄膜,傅立叶变换红外光谱和X射线衍射分析表明在所制备的氮化硼薄膜中,立方相的含量很高;同时,该研究还观察到了氮化硼的另一种高压相-爆炸结构氮化硼(Explosive-BN,E-BN).本研究同时还讨论了氮化硼薄膜生长的原理.     

沉积温度对BiFeO3薄膜结构和性能的影响

采用磁控溅射法制备SrRuO3(SRO)薄膜、脉冲激光沉积法制备BiFeO3(BFO),构架了Pt/SRO/BFO/SRO/SrTiO3(001)异质结,采用X射线衍射仪(XRD)、铁电测试仪研究了沉积温度对BFO薄膜结构和性能的影响.研究结果表明,随着温度的升高,BFO(001)和(002)衍射峰强度逐渐增强,BFO(110)和Bi2O3衍射峰强度逐渐减小,不同沉积温度下生长的样品都具有铁电性,在800 kV/cm的电场下,640 ℃下生长的BFO薄膜的剩余极化强度为65 μC/cm2.采用数学拟合的方法研究了Pt/SrRuO3/BiFeO3/SrRuO3/SrTiO3的漏电机理,结果表明BFO薄膜导电机理为普尔-弗兰克导电机理.     

脉冲激光沉积碳薄膜生长中氢气的作用

采用石墨靶,通过脉冲激光沉积技术在温度为20℃的玻璃和硅衬底上沉积出厚度为100nm的碳薄膜,所用的激光源是ArF激光(λ＝193nm, 24ns). 通过调节氢气流量使反应室的压力在1.33×10-5～133Pa之间变化. 拉曼光谱测量显示有一1550cm-1为中心的宽峰, 这与用其他方法制备的典型类金刚石碳(DLC)膜相类似, 随着增大氢气压力,膜的吸收系数减小, 而光带隙增大. 在氢气压力为133Pa下沉积的薄膜具有大于2.5eV的光带隙, 比无氢气气氛下沉积的薄膜的光带隙大1倍. 结果表明, 氢气对蚀刻sp2键是有效的. 在PLD法中, 从靶中喷射的等离子体物质和氢分子预先被离解成原子氢, 与CVD法的情况相同,这些原子氢必定起到蚀刻sp2键的作用.     

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.     

脉冲激光沉积法在SiO2/Si衬底上生长c轴取向LiTaO3薄膜

本文利用脉冲激光沉积法,系统研究了衬底温度和氧压对硅基LiTaO3薄膜质量及c轴取向性的影响,结果表明衬底温度和氧压对LiTaO3薄膜的c轴取向性及结晶质量有很大的影响,在650℃、30Pa时可以生长出高c轴取向LiTaO3薄膜。采用扫描电镜和原子力显微镜对最佳条件下制得薄膜的表面形貌进行了分析,发现薄膜表面光滑,晶粒尺寸均匀致密,薄膜表面粗糙度约为3.6nm。     

化学气相沉积金刚石薄膜生长动力学模型

基于金刚石薄膜气相生长的反应机理，提出了一个动力学模型；建立了描述金刚石生长与无离碳沉积相互竞争机制的动力学演化方程；通过讨论该动力学方程的稳态解，细致刻划了不同Ｃ／Ｈ泫比率条件下金刚石无序碳的竞争生长过程。     

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.     

KTiOAsO4 Thin Films Prepared by Pulsed Laser Deposition

A pulsed Nd:YAG Laser was used to evaporate solid targets of KTiOAsO₄ (KTA) at power densities of 0.6 to 2.0x10⁹ W/cm². KTA thin films were deposited on glass, Si (100). After proper annealing treatment, single phase, (orthorh-ombic) polycrystalline KTA thin films were obtained. Some propitious of these thin films were also examined.     

衬底温度对PLD方法制备的ZnO薄膜的光学和电学特性的影响

利用脉冲激光沉积法(PLD)在c面蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜并对其进行了X射线衍射(XRD)、反射式高能电子衍射(RHEED)、光致发光(PL)谱和霍尔(Hall)测试.RHEED和XRD分析表明,温度在350℃至550℃之间时,ZnO薄膜的结晶质量随着衬底温度的升高而提高,当衬底温度进一步升高后,ZnO薄膜的结晶质量开始下降.四个样品中,衬底温度为550℃的样品具有最清晰的规则点状RHEED图像和半高宽最窄的(0002)衍射峰.PL谱和Hall测量的结果表明,衬底温度为550℃的样品还具有最好的发光性质和最大的霍尔迁移率.     

不同能量密度下脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒成核生长动力学研究

在室温、10 Pa氩气环境下,采用脉冲激光烧蚀(PLA)技术,通过改变激光能量密度,在烧蚀点正下方、与烧蚀羽辉轴线平行放置的衬底上沉积制备了一系列纳米Si晶薄膜.采用SEM、Raman散射谱和XRD对纳米Si晶薄膜进行了表征.结果表明:沉积在衬底上的纳米Si晶粒分布在距靶一定的范围内,晶粒尺寸随与靶面距离的增加先增大后减小;随着激光能量密度的增加,晶粒在衬底上的沉积范围双向展宽,但沉积所得最大晶粒尺寸基本保持不变,只是沉积位置随激光能量密度的增加相应后移.结合流体力学模型、成核分区模型和热动力学方程,通过模拟激光烧蚀靶材的动力学过程,对纳米Si晶粒的成核生长动力学过程进行了研究.     

Pulsed laser deposition of pure fluoroapatite film without OH groups

The relation between O₂ pressure and composition in the pulsed‐laser deposition of fluoroapatite was investigated using both on‐axis and off‐axis methods to determine the optimal conditions for obtaining a pure fluoroapatite film without OH groups. Through this, it was found that an O₂ pressure of 10 Pa, combined with an off‐axis method, results in P/Ca and F/Ca values (0.6 and 0.2, respectively) that match closely with a stoichiometric composition of Ca₁₀(PO₄)₆F₂. Fourier transform infrared spectroscopy analysis confirmed that this optimized film was almost pure fluoroapatite, with no evidence of any OH groups originating from hydroxyapatite. X‐ray diffraction also revealed that this fluoroapatite film crystallizes with a c‐axis orientation perpendicular to its surface.     

半导体薄膜材料外延生长的蒙特卡罗模拟

半导体自组织生长量子点是一种新型半导体材料,它在纳米电子学、光电子学和生命科学中有广泛的应用前景,本文讨论了计算机模拟量子点的生长在材料设计中的重要意义,建立动力学蒙特卡罗二维模型, 通过获得的原子沉积的表面图样和对原子簇大小分布的数学统计,得到提高生长温度或者降低沉积速率等量子点外延生长的优化条件.     

蒙特卡罗模拟金刚石薄膜化学气相沉积过程中甲烷浓度的影响

本工作采用蒙特卡罗模拟,研究了以CH4/H2气体混合物作为源料气体的电子辅助热丝化学气相沉积中甲烷浓度对气相沉积过程的影响.计算了典型实验条件下电子能量分布,研究了电子平均能量、碎片H及CH3数目的空间分布、H与CH3的比值及CH3携带的能量随甲烷浓度的变化.结果表明:当电子能量为2-3eV时,电子的数密度达到一峰值;平均电子能量随着甲烷浓度的增加而增加;电子与气体分子碰撞产生的碎片H、CH3和CH2的数密度随距热丝的距离而变化;随着甲烷浓度的增加,原子氢H的数目缓慢下降,然而,官能团CH3和CH2的数目缓慢上升;H与CH3的数量比随甲烷浓度的增加而减少;碎片CH3携带的能量处于1～5eV范围之内,且当甲烷浓度为1.3;时,该能量达到一最值.