Ho3+掺杂Al2O3粉体、薄膜的结构及其发光性能

采用高能球磨法及脉冲激光沉积法(PLD)分别制备了不同浓度的Ho3+∶Al2O3纳米粉体及薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、分光光度计、荧光光谱仪等分析手段研究了Ho3+离子掺杂对Al2O3结构及发光性能的影响。XRD图谱显示粉体样品为六方α-Al2O3结构,薄膜样品为体立方γ-Al2O3结构。1wt%Ho3+掺杂的Al2O3纳米粉体在454nm、540nm附近出现由Ho3+离子能级跃迁引起的吸收峰。采用579nm的激发光源对样品进行荧光光谱检测,发现两种样品在466～492nm波段均出现F+心所引起的缺陷发光峰,且发光峰的强度随Ho3+浓度的增加而增强。     

脉冲激光沉积Er:LiNbO3薄膜及1.54μm光致发光的研究

利用脉冲激光沉积(PLD)技术,通过双靶(Er₃O₂/LiNbO₃)交替与脉冲激光作用,在SiO ₂/Si 衬底上制备了c-轴择优取向的Er掺杂LiNbO₃(Er:LiNbO₃)薄 膜。用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、台阶仪及光致发光(PL)光 谱对制备的掺杂薄膜进行了表征。研究了衬底温度、O₂压及沉积时间对Er:LiNbO₃薄膜 结晶、表面形貌及 PL性能的影响。结果发现,衬底温度低于300℃时制备的Er:LiNbO 3薄膜为非晶膜,随衬底温度升高,薄膜出 现(006)衍射峰,并且其强度随衬底温度升高而增大;O₂压变化对 利用双靶沉积获得的Er:LiNbO₃薄膜择优 取向及(006)衍射峰强度影响不明显;沉积时间越长Er:LiNbO₃薄膜 中Er³⁺浓度越大,但结晶择优取向 变差;利用532nm波长激光泵浦,室温下,在1537nm波长处测得很强的光致荧光峰,而且沉积时间越长谱峰越尖锐强 度越大。     

缓冲层对铁电PbTiO3薄膜微结构的影响

缓冲层作为一种调控铁电薄膜畴组态和引入新的微结构的有效手段被广泛采用。本文在大拉应变KTaO₃衬底上生长了LaNiO₃/PbTiO₃多层膜,利用透射电子显微学方法,对该薄膜体系中的缺陷结构及其与铁电畴的交互作用进行了细致地研究。结果表明,由于巨大的界面失配,LaNiO₃层中形成密集的Ruddlesden-Popper型层错,该层错经由LaNiO₃/PbTiO₃异质界面诱导PbTiO₃中形成贯穿型的层状缺陷,这种缺陷的形成对PbTiO₃内部畴结构有着一定的影响。利用电子能量损失谱,发现层状缺陷处Ti元素的价态有所降低,可能源于LaNiO₃与PbTiO₃之间的电荷传递。这一结果揭示了中间缓冲层对PbTiO₃薄膜内部微结构产生重要的影响,同时也为铁电畴的调控提供了新的途径。     

利用Cs2CO3和Cs2CO3:BPhen改善OLED的光电性能

碳酸铯(Cs2CO3)是优秀的电子注入材料,本文通过器件ITO/MoO3(3nm)/NPB(40nm)/C545T:Alq3(99∶1,30nm)/Alq3(30nm)/Cs2CO3(xnm)/Al(100nm)优化了Cs2CO3作为电子注入层(EIL)的厚度。Cs2CO3作为EIL,提高了器件的电子注入能力,使更多的电子得以与空穴在发光层复合发光。实验结果表明,Cs2CO3作为EIL的优化厚度为1.5nm时,对应器件的效率是不含Cs2CO3的3倍以上。在Cs2CO3作为EIL的基础上,研究器件结构为ITO/NPB(40nm)/Alq3(45nm)/Cs2CO3:Bphen(0%,5%,10%,15nm)/Cs2CO3(1.5nm)/Al(100nm)时不同浓度的Cs2CO3掺杂电子传输层Bphen(Cs2CO3:Bphen)对器件性能的影响。结果表明,Cs2CO3掺杂浓度较低时(5%)能进一步改善器件的电子传输和注入能力,进而提高器件的发光效率;而掺杂浓度较高时(10%),由于Cs扩散严重,形成淬灭中心,使得发光效率衰减严重。     

基于PLD法制备ZnO:Eu3+,Li+薄膜的发光性质研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(111)衬底上生长了Eu3+、Li+共掺杂的ZnO薄膜。分别对样品进行了X射线衍射(XRD)谱测试和光致发光(PL)谱分析,重点研究了退火处理对样品结构和发射光谱的影响。XRD谱测试表明,样品具有很好的C轴择优取向。PL谱研究表明,当用325nm光激发样品时,样品的发射光谱仅由ZnO基质的紫外发射和蓝光发射组成,并没有发现稀土Eu3+的特征发光峰;样品的蓝光发射源于电子从Zn填隙形成的浅施主能级到Zn空位形成的浅受主能级跃迁;和真空中退火的样品相比,O2中制备的样品的蓝光发射减弱,紫外发光增强。用395nm的光激发时,退火前样品分别在594nm和613nm处存在两个明显的Eu3+特征发光峰,退火后的样品仅发现Eu3+位于594nm的特征发光峰,这表明,退火处理不利于稀土离子的特征发射,但O2中退火的样品ZnO基质红绿波段发射光谱明显增强。     

基于EFTEM技术测定单晶SrTiO3的电子非弹性平均自由程

材料的电子非弹性平均自由程(λ)是描述电子在材料中的输运性质的重要参数。然而通过实验技术直接获取材料的λ较为困难。本文介绍了一种基于EFTEM实验技术获取SrTiO₃单晶λ的方法：(1)采用聚焦离子束(FIB)技术制备了具有梯度厚度(100～800 nm)的SrTiO₃截面样品I,并利用EFTEM得到SrTiO₃薄片各个阶梯区域t与λ的比值a;(2)利用FIB将截面样品Ⅰ进行二次加工得到截面样品II,并利用透射电子显微技术(TEM)直接测量各个梯度区域的t,λ即为t与a的比值。实验中测得单晶SrTiO₃<001>和<110>方向的λ分别为124.7 nm和120.7 nm。研究结果对利用EFTEM技术测量λ具有重要的指导意义。     

脉冲激光溅射沉积制备La0.67Ba0.33MnO3薄膜的应变效应研究

采用脉冲激光溅射沉积技术在LaAlO3(001)衬底上制备了一系列不同厚度(40～240 nm)的La0.67Ba0.33MnO3薄膜。通过控制薄膜的厚度，获得了不同应变态的La0.67Ba0.33MnO3薄膜。根据X射线衍射(XRD)数据详细分析了薄膜厚度变化对c轴晶格常数的影响。采用标准的直流四探针法和超导量子干涉仪分别测量了薄膜的电阻温度特性和磁化强度温度特性。研究发现，La0.67Ba0.33MnO3薄膜的居里温度和金属绝缘态转变温度随压缩应变的增大而减小，即压缩应变抑制了La0.67Ba0.33MnO3薄膜的铁磁性，降低了居里温度。这一结果与以往压缩应变增强铁磁性并提高居里温度的结论相异，不能利用Millis的应变理论模型进行定性解释。利用超巨磁电阻(CMR)薄膜材料的应变效应对eg轨道稳定性的影响对La0.67Ba0.33MnO3薄膜的异常磁电输运效应进行了解释。     

Al_2O_3/AlGaN/GaN MOSH结构的制备和性能研究

采用激光脉冲沉积法(PLD)在AlGaN/GaN半导体异质结构衬底上沉积Al2O3栅介质层,并对该异质结构的电学性能进行研究。结果表明,Al2O3栅介质层改善了异质结构的界面质量,增强了器件结构的抗击穿电场强度。研究了沉积氧分压对异质结构性能的影响,电流-电压(I-V)测试结果表明,适当氧分压(0.1 Pa)有利于降低栅漏电流。Hall测量和电容-电压(C-V)模拟结果表明,不同的氧分压会改变Al2O3/AlGaN界面处的正电荷密度,从而改变半导体内的二维电子气(2DEG)密度。     

Cd掺杂ZnO薄膜的光致发光性能研究

三元半导体Cd掺杂ZnO薄膜通过脉冲激光法沉积 在石英玻璃基底上,Gd含量x从0增加到0.23。X射线衍射(XRD)图谱表明,所有Zn1－xCd xO薄膜都具有c轴取向的六方纤锌矿结构,而且c轴 晶格常数随着 x的增加而增加。原子力显微镜(AFM)观察到,随着x的增加,Zn1－xCdxO 薄膜的晶粒尺寸逐渐减小。光致发光(PL)和透过率 测量都证实,随着x的增加,薄膜的禁带宽度Eg从3.27eV降低到了2.78eV,同时导致了PL峰半高 宽(FWHM)的变大。PL峰迁移到了可见光范围内,使得Zn1－xCdxO薄膜可以应用在可见光发光二极管及其它高效率的光电 子器件。     

PZT/LaNiO3/MgO多层结构制备及性能研究

利用激光脉冲法在MgO衬底上沉积制备LaNiO3(LNO)薄膜作为底电极材料,其上利用射频磁控溅射制备了锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜。试验分析了LaNiO3表面结构和形貌,采用快速退火法在不同温度下对样品进行了热处理,发现在500℃即得到(110)取向、晶化完全的PZT薄膜。在5 V测试电压下发现650℃下晶化的样品表现出非常优异的介电和铁电性能,介电常数(rε,)和损耗(tanδ)分别达570和0.05,漏电流在10-9A量级,电滞回线完全饱和且形状对称,剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为35.8μC/cm2和76.3 kV/cm。     

WO3/SnO2复合薄膜的制备及光电性能

采用水热法和电化学沉积法,成功制备了包覆有SnO₂纳米颗粒的WO₃纳米棒阵列薄膜,退火处理后形成WO₃/SnO₂异质结复合薄膜。通过改变SnO₂的沉积时间得到了复合薄膜的最佳制备条件。采用XRD,FESEM对WO₃/SnO₂复合薄膜的物相和形貌进行了分析,通过电化学工作站对WO₃/SnO₂复合薄膜的光电性能进行了研究,结果表明,电沉积时间为120 s时,WO₃/SnO₂复合薄膜具有最小的阻抗,且在0.6 V的偏压下光电流密度为0.46 mA/cm²,相比于单一WO₃纳米棒薄膜,表现出更好的光电化学性能。     

（英）沉积温度对脉冲激光沉积法在YSZ (100)衬底上生长的Mn1.56Co0.96Ni0.48O4尖晶石薄膜结构、电学和磁学性能的影响

在YSZ（100）衬底上,采用脉冲激光沉积法在500℃至700℃的不同沉积温度下生长出尖晶石结构的Mn_1.56Co_0.96Ni_0.48O₄（MCNO）薄膜.由于沉积温度是制备高质量薄膜的重要因素,本文研究了MCNO薄膜结构、电学和磁学性能随沉积温度的变化.通过对X射线衍射图和原子力显微镜图像的分析,发现MCNO薄膜的结晶与沉积温度有很大关系.随着沉积温度的升高,MCNO薄膜的电阻率呈V型变化,其导电过程可以用小极化子跳跃机理来描述.同时,随温度变化的磁化曲线表明所有样品都显示出从铁磁性到顺磁性的转变,且沉积温度为600℃的MCNO薄膜具有216 K的高居里温度.以上研究结果表明,在600℃沉积的MCNO薄膜具有适用于热敏电阻器件和多功能异质结所需的良好性能.     

类四方 BiFeO3薄膜中新型极化拓扑结构研究

结合像差校正透射电子显微术和精密脉冲激光沉积技术,本文研究了生长在LaAlO₃衬底上的单层铁电BiFeO₃薄膜中应变调控和缺陷诱导的极化涡旋拓扑畴组态。HAADF-STEM成像揭示了薄膜中的层状BiO⁺面缺陷有助于稳定畴壁面为(100)型的类180°畴结构,并在这种新型的180°畴壁和LaAlO₃界面相交区域诱导形成了半涡旋和极化涡旋拓扑结构。     

空心Fe3O4磁性纳米颗粒的制备及其磁性表征

本文采用溶剂热法以尿素作为沉淀剂和模板剂成功制备了一系列内外径可控的空心Fe3O4磁性纳米颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)对所制备的Fe3O4磁性纳米颗粒的形貌、结构及其宏观磁性进行了详细的表征。TEM结果显示,该方法制备的Fe3O4磁性纳米颗粒均呈现内部空心结构,外径约为615 nm,内径约为310 nm,且尺寸均匀,分散性良好;样品的饱和磁化强度Ms=90.4 emu/g,矫顽力He=62.5 Oe呈现铁磁性。同时发现,Fe3O4粒径随尿素加入量的增大而减小。本文报道的空心结构的Fe3O4磁性纳米颗粒有望在纳米医学及纳米生物学上具有广泛的应用前景。     

NFO/PZT复合磁电薄膜生长制备及性能的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)法,在制备有SrRuO3底电极的SrTiO3(001)基片上生长高质量的NiFe2O4/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3双层复合磁电薄膜.用X-射线衍射(XRD)对复合薄膜的微结构进行详细表征,结果表明,复合薄膜中NiFe2O4、Pb(Zr0.52Ti0.48)O3结晶良好,且具有单一的面外取向,Φ扫描模式显示NiFe2O4、Pb(Zr0.52Ti0.48)O3均延SrTiO3(001)方向外延生长.磁电性能表征结果表明,由于界面应力效应的作用,复合薄膜的铁电性较单层Pb(Zr0.52Ti0.48)O3明显减弱,而铁磁性基本保持NiFe2O4的软磁特性.     

铌酸盐无铅压电薄膜的脉冲激光沉积制备研究

采用脉冲激光沉积(PLD)在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了新型Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3无铅压电陶瓷薄膜,分别利用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了该薄膜的晶体结构及表面形貌,分析研究了制备技术和工艺对薄膜晶体结构及表面形貌的影响.研究结果表明:薄膜的热处理温度和氧气压力对所生长的薄膜影响较大;制备Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3薄膜的最佳退火温度和氧气压力分别为650℃和30 Pa;利用脉冲激光沉积的Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3无铅压电陶瓷薄膜具有精细的表面结构.