低能Ar+刻蚀时间对抛光单晶LiNbO3薄膜忆阻器的影响

调节低能Ar+刻蚀对单晶LiNbO3(LN)的刻蚀时间,制备了不同LN厚度的单晶薄膜忆阻器。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和电子顺磁共振(EPR)对器件的微观形貌与表面氧空位进行了表征。通过电流-电压曲线(IV曲线)、数据保持特性(Retention)和抗疲劳特性(Endurance)的测试,探究了刻蚀时长对器件电学行为的影响。结果表明,随刻蚀时间增加,器件表面光滑均匀,氧空位浓度增加,电形成电压显著降低。同时,尽管LN薄膜厚度减小后,器件的开关比(On/Off)略有降低,但其具有更好的数据保持特性。该方法适用于对由离子注入剥离法制备的单晶薄膜进行改性,以调控其阻变特性,使之可在高密度存储、神经形态计算等领域得到应用。

LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用

全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点,因此,非常适合为微系统供电。负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。现有电池通常采用金属锂作为负极,然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、高安全场合应用。为此,本文系统研究了LiNbO_(3)薄膜的电化学性能,结果表明:LiNbO_(3)薄膜呈现高比容量(410.2 mAh·g^(-1))、高倍率(30C时比容量80.9 mAh·g^(-1))和长循环性能(2000圈循环后的容量保持率为100%),以及高的室温离子电导率(4.5×10^(-8)S·cm-1)。在此基础上,基于LiNbO_(3)薄膜构建出全固态薄膜锂离子电池Pt|NCM523|LiPON|LiNbO_(3)|Pt,其展现出较高的面容量(16.3μAh·cm^(-2))、良好的倍率(30μA·cm^(-2)下比容量1.9μAh·cm^(-2))及长循环稳定性(300圈循环后的容量保持率为86.4%)。此外,该电池表现出优秀的高温性能,连续在100℃下工作近200 h的容量保持率高达95.6%。研究表明:LiPON|LiNbO_(3)界面不论在充放电循环还是高温下均非常稳定,这有助与提升全电池综合性能。

硅基LiNbO_3薄膜的微结构研究

利用透射电子显微镜及X射线衍射,研究脉冲激光沉积技术(PLD)在Si(001)衬底上生长LiNbO3薄膜的微结构.结果表明,在600℃的衬底温度、30Pa的氧分压条件下,在硅片表面5nm厚的非晶氧化层上生长的薄膜,为c轴择优取向的单相LiNbO3晶体.本文还讨论了获得c轴择优取向LiNbO3薄膜的生长机理.

液相外延法制备LiNbO_3薄膜的研究和进展

讨论了液相外延法制备LiNbO3 薄膜过程中 ,衬底和助熔剂的选择对LiNbO3 薄膜制备的影响及掺杂改性问题 ,简要地介绍了LiNbO3 薄膜的一些性能及光学应用。研究表明 ,目前可用液相外延法在LiTaO3 、掺镁 (5mol% )的同成分LiNbO3 及纯的同成分或近化学计量比LiNbO3 单晶衬底上制备出具有较高光学质量的LiNbO3 薄膜。讨论了液相外延法制备LiNbO3 薄膜过程中存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向。

非晶态SiO2过渡层上高C轴取向LiNbO3薄膜及生长机制探讨

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在单晶硅衬底的非晶态SiO_2过渡层上外延生长了具有优良结晶品质和高度C轴取向性的LiNbO_3光波导薄膜。利用X射线衍射、高分辨电子显微镜和原子力显微镜等手段对LiNbO_3薄膜的结晶品质和C轴取向性等进行了系统的分析,基本确定了薄膜C轴外延生长的最佳沉积参数。非晶态SiO_2过渡层上的LiNbO_3薄膜由尺度约为150 nm×150 nm的四方柱状C轴取向的单晶畴紧密排列而成,并且具有陡峭的界面结构。棱镜耦合技术测量表明,激光可以被耦合到LiNbO_3薄膜中,形成TE和TM模式的光波导。此外,对于LiNbO_3薄膜在非晶过渡层上择优取向生长的物理机制和薄膜基底效应进行了初步探讨,提出其生长机制很可能符合光滑晶面上三维岛状成核生长的Volmer模式。

射频磁控溅射法LiNbO_3薄膜的制备及其影响因素研究

采用射频磁控溅射法在Si(111)和Si(100)上制备LiNbO3薄膜.通过XRD技术探讨了硅基片取向和所制备的薄膜的取向之间的联系,研究了不同靶材对薄膜的影响,讨论了热处理温度、工艺和所制备的薄膜取向的关系.报道了在Si(111)基片上制备高c轴取向的LiNbO压电薄膜的制备方法.

硅基LiNbO_3薄膜的光波导性能研究

利用脉冲激光沉积技术在硅衬底上生长高c轴取向LiNbO3薄膜。研究了衬底温度对薄膜质量的影响,发现衬底温度在600℃时获得了具有优异结晶质量的高c轴取向LiNbO3薄膜。采用扫描电镜和透射电镜分别对薄膜的表面、截面进行了分析,结果表明,薄膜表面光滑,晶粒均匀致密,薄膜呈与衬底垂直的柱状结构。棱镜耦合技术制备的LiNbO3薄膜具有优异的光波导性能,光损耗为1.14 dB/cm。

不同稳定剂的sol-gel法制备LiNbO_3薄膜的研究

研究了分别以HCOOH、CH3COOH、HNO3和H2C2O4作稳定剂的LiNbO3薄膜先驱液的稳定性,发现H2C2O4作稳定剂的先驱液的稳定性最好;用sol-gel法在Si(110)和玻璃基板上在一定温度下制备了分别以它们作稳定剂的LiNbO3薄膜,并对LiNbO3薄膜进行了IR、XRD和SEM表征,结果表明,生成的LiNbO3为多晶,以HNO3作稳定剂制备的LiN bO3薄膜形貌最好.图5,参6.

射频磁控溅射制备c轴取向LiNbO_3薄膜研究

采用射频磁控溅射技术,用富Li的LiNbO3靶材在Si(100)和Si(111)基底上制备了LiNbO3薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对LiNbO3薄膜的结晶程度、晶体取向和表面形貌及薄膜与基底结合处的界面结构进行了研究.结果表明:样品在空气中经1 000℃退火1 h处理后,薄膜与Si基底界面处有SiO2生成,得到的LiNbO3薄膜结晶性好,具有高c轴取向,晶粒排列致密且粒径尺寸均匀.

脉冲激光沉积法在GaN基片上制备c轴取向LiNbO_3薄膜

采用LiNbO3单晶靶材，以激光脉冲沉积方法在六方GaN（0001）基片上沉积制备c轴取向的LiNb03薄膜。利用x射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（ARM）研究了沉积温度和氧气压强对生长的薄膜的相组成、外延关系、表面形貌、晶粒大小的影响。结果显示，沉积温度500℃、氧分压20～30Pa是在GaN基片上生长C轴取向LiNbO3薄膜的最优生长条件。XRD分析表明，生长的LiNbO3薄膜具有两种晶畴结构，其外延关系分别为[1-100]（0001）LiNbO3/／[11-20]（0001）GaIN和[10-10]（0001）LiNbO3／／[-12—10]（0001）GaN。SEM和AFM对薄膜的表面形貌表征表明，在最优生长条件下沉积的薄膜表面平整，致密度好。

SAW器件用金刚石基c轴取向LiNbO_3压电薄膜的制备

采用脉冲激光沉积技术,在以c轴取向ZnO作为缓冲层的金刚石/硅基底上制备出了结晶良好的高c轴取向LiNbO3薄膜。利用X射线衍射对薄膜的结晶质量和c轴取向性进行了研究,结果表明制得的LiNbO3薄膜具有高度c轴取向且结晶质量良好。采用扫描电子显微镜和原子力显微镜对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,薄膜表面粗糙度约为20nm。

硅基LiNbO_3薄膜的工艺研究及其性能分析

利用射频磁控溅射法在硅衬底上生长c轴取向LiNbO3薄膜。研究了生成高质量薄膜的实验条件和快速退火处理对薄膜结晶质量的影响。发现以600℃衬底温度制备薄膜并以650℃进行快速退火时获得了具有优异结晶质量的LiNbO3薄膜。采用扫描电镜分别对薄膜的表面、截面进行了分析。结果表明,薄膜表面光滑,晶粒均匀致密。

LiNbO3单晶薄膜体声波谐振器的研制

该文介绍了一种采用智能截割(Smart CutTM)技术制备的单晶铌酸锂(LiNbO3)薄膜体声波谐振器。采用COMSOL有限元仿真软件从材料和结构两方面对LiNbO3薄膜体声波谐振器进行优化设计,以实现高机电耦合系数,并通过Smart CutTM工艺方法制备了高性能Z切-LiNbO3单晶薄膜作为谐振器的压电层,最终得到LiNbO3薄膜体声波谐振器的谐振频率为3847.5MHz,反谐振频率为3986.25MHz,插入损耗为1.81dB,谐振器有效机电耦合系数达到8.3%。

脉冲激光沉积金刚石基c轴取向LiNbO3压电薄膜

采用等化学计量比的LiNbO3多晶陶瓷为靶材,利用脉冲激光沉积技术在以非晶SiO2为缓冲层的金刚石/Si衬底上制备c轴取向LiNbO3薄膜。研究了靶材与衬底之间的距离对LiNbO3薄膜的结晶质量和c轴取向性的影响,发现在靶材与衬底之间的距离为4.0cm时获得了具有优异结晶质量的完全c轴取向LiNbO3压电薄膜。采用扫描电子显微镜和原子力显微镜对最佳条件下制备的薄膜进行了分析,结果表明制得的薄膜呈与衬底垂直的柱状结构,且薄膜表面光滑,晶粒均匀致密,表面平均粗糙度约为9.5 nm。

LiNbO_3声表面波特性及其应用

LiNbO_3因其优异的压电性能和声表面波特性被广泛应用于声表面波器件中。着重介绍LiNbO_3的压电性能、声表面性能及其薄膜制备技术,对通过不同制备工艺生长出的LiNbO_3薄膜的质量和声表面波性能进行了比较,并简要介绍了LiNbO_3在声表面波领域应用的新进展。

Pechini方法制备铌酸锂薄膜的研究

采用Pechini方法,以柠檬酸为配位剂与金属离子配位,在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了多晶铌酸锂(LiNbO3)薄膜。以13C核磁共振、拉曼光谱和红外光谱分析研究了柠檬酸与金属离子的配位情况,提出了一种Nb-柠檬酸配合物可能的分子结构,即柠檬酸作为三齿配体,以端羧基、-OH和中间羧基与Nb离子配位。以TG-DTA对Li-Nb凝胶前驱体的热分解历程进行分析,以拉曼光谱和XRD分析了LiNbO3薄膜在不同温度下热处理的相组成和结构。结果表明,600℃下退火2h可得到单相多晶LiNbO3薄膜,薄膜表面致密、平整,晶粒的平均尺寸为50 nm。

用于SAW器件的C轴择优取向LiNbO_3薄膜的制备及结构研究

采用射频（RF）磁控溅射法在金刚石（111）衬底上沉积LiNbO3（LN）薄膜，借助X射线衍射技术（XRD），研究了外加偏压（0～80V）和衬底温度（200～500℃）等工艺参数对LiNbO3薄膜结构和取向性的影响。实验结果表明，在衬底温度为200℃、外加偏压为～80V的T艺条件下，LiNbO3的（006）衍射峰强度超过LN的（012）衍射峰强度，在金刚石（111）衬底上获得较高c轴取向的LN薄膜。并且对C轴择优取向LN薄膜的形成机理进行了探讨。

Si(111)上生长LiNbO_3薄膜的研究

利用射频磁控溅射的方法,在Si(111)衬底上制备了LiNbO3薄膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了衬底温度、退火温度和溅射气体压强对LiNbO3薄膜结晶和表面形貌的影响,并用椭圆偏振仪测量了薄膜的厚度和折射率。结果表明:衬底温度为450℃时制备的薄膜,退火前后都没有LiNbO3相生成;衬底温度为500～600℃时,LiNbO3薄膜出现(012)、(104)和(116)面衍射峰,经600℃退火后3个衍射峰的强度加强;衬底温度为600℃时,经600～900℃退火得到的LiNbO3薄膜,除出现(012)、(104)和(116)面衍射峰外,还出现(006)面衍射峰;溅射气体压强从0.8 Pa增大到2.4 Pa时,经800℃退火后得到的LiNbO3薄膜表面晶粒团簇变小,而0.8 Pa制备的薄膜经800℃退火后LiNbO3相的结晶程度较其它压强下完善;900℃退火后得到的LiNbO3薄膜折射率为2.25,与LiNbO3晶体相当。

非晶态SiO_2过渡层对生长C轴取向LiNbO_3薄膜的影响

采用磁控溅射方法,在Si衬底和LiNbO3薄膜之间引入SiO2过渡层制备LiNbO3薄膜。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对LiNbO3薄膜的结晶取向、组成成分和表面形貌进行了表征,重点研究了非晶态SiO2过渡层对LiNbO3薄膜C轴取向的影响。结果表明,非晶态SiO2过渡层为10～50nm时,在Si(100)衬底上制备的LiNbO3薄膜的C轴取向随着过渡层厚度的增加而变强,但当过渡层超过30nm时,对LiNbO3薄膜C轴取向的影响变小;在Si(111)衬底上制备的LiNbO3薄膜,当非晶态SiO2过渡层为10nm时,LiNbO3薄膜具高C轴取向,C轴取向的织构系数(TC)为90%,且结晶质量良好,但随着过渡层厚度增加,LiNbO3薄膜的C轴取向反而变弱。

LiNbO_3/SiO_2/Si薄膜的蓝光发射

采用射频磁控溅射方法制备了LiNbO3/SiO2/Si薄膜。通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)对薄膜的物相、晶体取向和成分进行了表征。采用荧光分光光度计研究了LiNbO3/SiO2/Si薄膜的光致发光。研究结果表明:在280 nm激发光的激发下,LiNbO3/SiO2/Si薄膜在室温下发射470 nm的蓝光,来源于LiNbO3薄膜与SiO2层界面处自捕获激子的辐射复合,发现在SiO2/Si薄膜上生长LiNbO3薄膜调制SiO2/Si薄膜的发光机制。