氧气气氛下退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响

利用溶胶凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si (001)衬底上制备了(～70 nm)的Ba0.6Sr0.4TiO3 (BST)薄膜,采用磁控溅射法构建了Pt/BST/Pt/TiO2/SiO2/Si (001)电容器,研究了在氧气气氛中不同退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响.结果发现,650℃退火样品具有良好的结...     

Blue Luminescent Properties of Silicon Nanowires Grown by a Solid-Liquid-Solid Method

Silicon nanowires （SiNWs） were grown directly from n-（111） single-crystal silicon （c-Si） substrate based on a solid- liquid-solid mechanism, and Au film was used as a metallic catalyst. The room temperature photoluminescence properties of SiNWs were observed by an Xe lamp with an exciting wavelength of 350 nm. The results show that the SiNWs exhibit a strongly blue luminescent band in the wavelength range 40-480 nm at an emission peak position of 420 nm. The luminescent mechanism of SiNWs indicates that the blue luminescence is attributed to the oxygen-related defects, which are in SiOx amorphous oxide shells around the crystalline core of SiNWs.     

石英衬底上大晶粒多晶Si薄膜的制备与结构表征

利用高频感应加热化学气相沉积工艺,以H2稀释的SiH4作为反应气体源,在未抛光的粗糙石英衬底上直接沉积制备了具有均匀分布的大晶粒多晶Si膜.采用扫描电子显微镜、X射线衍射和可见-紫外分光光度计等检测手段,测量和分析了沉积膜层的表面形貌、晶粒尺寸、择优取向与光反射等特性.结果表明,多晶Si膜中Si晶粒的尺寸大小和密度分布不仅与工艺参数有关,而且强烈依赖于衬底的表面状况.1000℃下沉积薄膜的平均晶粒尺寸为～3μm,择优取向为<111>晶向.反射谱测量表明,920℃下制备薄膜的反射率比1000℃下制备的更低,最低值达18.4;,这应归功于前者具有更大的表面粗糙度.     

低限流下含Ag电极的BiFeO3薄膜的阻变开关特性

采用磁控溅射系统在Pt衬底上构建了Ag/BiFeO3 (BFO)/Pt三明治结构的阻变存储器件单元,该器件可以在较低的限制电流下实现阻变行为并显著降低功耗.在0.5 μA的低限制电流下,器件具较好双极I-V滞回曲线,开关电阻比值超过1个数量级,有效开关次数达500次以上,阻态保持时间超过1.8 ×104 s,有较好的保持特性.分析了该Ag/BFO/Pt器件的阻变开关机制,主要归因于Ag原子在BFO薄膜内的氧化还原反应引起的金属导电细丝的形成与断开.     

衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba06Sr04TiO3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3叉指电容器.利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征.研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm.在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3的调谐率分别为39.68;和29.55;,最低损耗分别为0.029和0.053.这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同.     

溅射功率对射频磁控溅射制备非晶In-Ga-Zn-O薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在室温玻璃衬底上成功地制备出了铟镓锌氧(In-Ga-Zn-O)透明导电薄膜.研究了不同溅射功率对In-Ga-Zn-O薄膜结构、电学和光学性能的影响.X射线衍射(XRD)表明,在80～150 W溅射功率范围内In-Ga-Zn-O薄膜为非晶结构.随着溅射功率的增加,生长速率成线性增加,电阻率逐渐降低.透射光谱显示在350 nm附近出现较陡的吸收边缘,说明In-Ga-Zn-O薄膜在以上溅射功率范围内具有良好的薄膜质量.光学禁带宽度随着溅射功率增加而减小.In-Ga-Zn-O薄膜在500～800nm可见光区平均透过率超过90;.     

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.     

氩氧混合气体及纯氧气氛下脉冲激光沉积法制备YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的研究

利用脉冲激光沉积法(PLD)在保证其它实验参数不变的情况下,分别在Ar∶O2为3∶1和纯O2的气氛中,在(001) SrTiO3 (STO)基片上制备了外延的高质量YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜.X射线衍射表明在氩氧混合气体下制备的YBCO薄膜具有更好的结晶质量.扫描电子显微镜测量结果发现:相比于纯O2氛围下制备的YBCO样品,在氩氧混合氛围中制备的薄膜表面具有较小颗粒密度.通过四引线法获得YBCO薄膜的归一化电阻(R/R100K)随温度(T)的变化关系发现,虽然对应不同氛围制备的YBCO薄膜的零电阻转变温度均为90.0K,但是,对应氩氧混合气体的YBCO具有更小的正常态电阻.研究结果表明脉冲激光制备YBCO的过程中,引入氩气可以改善YBCO薄膜的结构和性能.     

含Ti电极的非晶钛酸锶薄膜的阻变开关特性研究

采用射频磁控溅射法制备Ti金属薄膜作为反应电极,结合脉冲激光沉积法在Pt/Ti/Si衬底上制备了Ti/非晶-SrTiO3-δ (STO)/Pt结构的阻变存储器件单元.器件的有效开关次数可达200次以上.利用5 mV的小电压测量处于高低阻态的器件电阻,发现在经过3.1 ×105 s以后,两种阻态的电阻值均没有明显的变化,说明器件具有较好的保持特性.器件处于高阻态和低阻态的电阻比值可达100倍以上.在9mA的限制电流下,器件的低阻态为500 Ω,有利于降低电路的功耗.氧离子和氧空位的迁移在阻变开关中起到重要的作用,界面层TiOx发挥着氧离子库的作用.阻变开关机制归因为导电细丝(Filaments)的某些部分出现氧化或者还原现象,造成导电细丝的形成和断开.     

La0.5Sr0.5CoO3/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/La0.5Sr0.5CoO3铁电电容器的结构和性能研究

采用磁控溅射法和脉冲激光沉积法,在SrTiO3(001)衬底上制备了La0.5Sr0.5CoO3(70 nm)/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(70 nm)/La0.5Sr0.5CoO3(70 nm) (LSCO/PZT/LSCO)铁电电容器异质结.X射线衍射结果表明:LSCO和PZT薄膜均为外延结构.在5 V的外加电压下, LSCO/PZT/LSCO电容器具有较低的矫顽电压(0.49 V),较高的剩余极化强度(41.7 μC/cm2 )和较低的漏电流密度(1.97×10-5 A/cm2),LSCO/PZT/LSCO电容器的最大介电常数为1073.漏电流的分析表明:当外加电压小于0.6 V时,电容器满足欧姆导电机制;当外加电压大于0.6 V时,符合空间电荷限制电流(SCLC)导电机制.