基于STM的有机电双稳材料电学性质的表征与改性

利用STM对金属有机络合物电双稳材料Ag—TCNQ的薄膜进行电学性质的表征与改性，在针尖强电场的作用下，当电压达到某一阈值后薄膜从高阻态跃迁至低阻态，这两种高低阻态可分别定义为一个存储单元的“O”与“1”状态，在STM的常规工作模式下，测量了薄膜的电学性质的变化；考虑到在STM的常规恒流工作模式下，针尖与样品之间的隧道结是影响电学性质的表征与改性的一个不可避免的重要因素，而它并不是材料本身的属性，为此利用STM进行了针尖与样品“接触式”的测试与分析，并且与常规工作模式进行了比较。

离子能流密度对类金刚石薄膜成膜的影响

着重讨论了离子轰击能量影响类金刚石薄膜成膜过程的机理 ,特别引入了离子能流密度即在单位时间内成膜表面的单位面积上接收到的离子轰击能量的概念 ,这就能更加正确地解释离子轰击在成膜过程中所起的作用。采用了具有特色的等离子体分解碳氢化合物结合高能离子轰击基片的方法制备类金刚石薄膜。这种兼有PVD和CVD各自优点的PCVD方法 ,能独立地分别调节轰击基片的离子能量和离子流密度。实验结果表明 ,存在一个离子能流密度的阈值。超过该阈值 ,才能得到结构致密、均匀 ,与基片结合强度好 ,硬度很高的类金刚石薄膜 ,扫描电镜对膜层形貌的显微成像和维氏硬度测试展示了离子能流密度对成膜的影响。作为佐证 ,还对薄膜进行了喇曼光谱测试和分析。

利用STM构建金属有机材料的纳米结构和改变电学性质

研究和开发利用扫描隧道显微镜(STM)对材料进行纳米尺度加工的功能,藉助于STM针尖和样品之间的强电场在金属有机络合物Ag TCNQ薄膜表面构建了纳米点、纳米点阵和纳米线等纳米结构。伏安(I U)特性曲线和扫描隧道的测试表明,在针尖强场作用后材料表面的局域电子态密度迅速增大,在电学上由高阻态转变为低阻态,这种效应可能归因于金属原子和有机分子之间的电荷转移。这些纳米结构展示了用作高密度存储器和纳米导线的可能性,有机导电材料将是未来纳米电子材料的理想候选者,而STM则将成为纳米电子学微细加工的有力工具。

应用纳米压痕法测试类金刚石薄膜力学性能的研究

介绍一种被称为材料机械性质微探针的新型纳米压痕仪 ,藉助于加荷 卸荷过程中压痕对负荷和压入深度 ,即压头位移的敏感关系 ,测试材料的硬度及弹性模量等力学性质。纳米和纳牛顿量级的压头位移与作用力 ,使得测试始终在大多数材料 ,特别是薄膜材料的弹性限度内 ,克服了维氏法、努氏法等传统方法引起压痕边缘模糊或者碎裂的缺点 ,保证了测试的正确性、可靠性和重复性。应用纳米压痕法成功地对具有脆性的类金刚石薄膜的硬度及弹性模量进行了测试和分析。

利用STM制作有机LB膜超高密度存储器

利用有机材料制作高密度存储器是当前纳米电子学研究的一个热点.有机LB膜的有序分子排列和能精确控制厚度的膜层被认为是高密度存储器理想的基体.具有原子分辨率及纳米量级局域作用微区的扫描隧道显微镜(STM)的出现则提供了制作超高密度存储器一种有力的高技术手段.本文介绍利用STM在有机LB膜上制作超高密度存储器.以硬脂酸制备多层LB膜,其形貌由STM成像.施加于STM针尖上的脉冲偏压,在LB膜表面的局域区域产生足够的强电场,使该微区转换为低阻导电状态,以高、低阻态分别表示两种逻辑状态,就完成了一次"写入"操作.LB膜材料的高、低阻态由STM的伏安特性(I-V)和扫描隧道谱(dI/dV-V)加以表征.用幅值较小的脉冲实现"读出"操作.该材料LB膜上存储的信息能保持很长时间,显示了潜在的应用前景.

铜薄膜在100℃～400℃下氧化行为的微观表征

本文研究了在100℃～400℃下溅射制备的40nm铜薄膜的氧化行为。利用原子力显微镜（AFM）观察了铜薄膜氧化前期的微观形貌，并利用X射线衍射（XRD）和能量分散X射线谱（EDX）分析了其晶相结构和成份。随着温度的升高，铜薄膜氧化速率明显加快。在100℃下，Cu薄膜表面生成岛状非晶氧化物，温度升高至200℃后，生成Cu2O相的同时Cu薄膜表面产生重构现象，呈现疏松的网状结构。300℃和400℃下Cu薄膜几乎全部氧化，分别形成均匀分布的Cu2O和CuO晶粒。结果表明，利用AFM和XRD能灵敏地跟踪纳米尺度Cu薄膜的氧化过程。

纳米铜薄膜氧化反应动力学规律研究

研究了140℃下纳米尺度Cu薄膜的氧化行为.采用真空蒸发法以不同沉积速率制备一系列Cu薄膜,利用原子力显微镜(AFM)观察其微观形貌,选取形貌良好的Cu薄膜样品.采用方块电阻和透射光谱两种方法为表征手段,测量16～22nm范围内不同厚度Cu薄膜在140℃下完全氧化所需要的时间,得到了Cu薄膜氧化反应的动力学曲线,并利用X射线衍射(XRD)分析了氧化产物的晶相结构和成分.结果表明,纳米尺度下Cu薄膜在140℃下氧化反应的动力学表征结果满足特殊的反对数生长规律,反应产物为Cu2O.

纳米晶粒Ag-TCNQ络合物薄膜的制备及电双稳特性

以物理气相沉积方法将TCNQ和Ag制备的金属有机络合物薄膜 ,在一定的工艺条件下可做到构成薄膜的晶粒直径为 40nm左右 ,粗糙度也为纳米量级。同时在大气及室温条件下 ,在STM电场的作用下薄膜可从高阻态转换为低阻态 ,作用点的直径约为 70nm。

沉积速率及相关工艺条件对直流反应磁控溅射制备TiO_2薄膜性质的影响

在玻璃基板上用直流反应磁控溅射钛靶的方法制备TiO2 薄膜。在溅射总气压为 0 4Pa ,氧氩比分别为 1∶9,1∶5及 1∶3 2的情况下 ,调节溅射功率使沉积速率由 0 99nm/min变化到 12 12nm/min ,而且当基板温度为 34 0℃时 ,薄膜在可见光范围内的平均折射率基本不变 ,为 2 48± 0 0 3,而薄膜的表面形貌却有明显变化。XRD表明 ,在pO2 /pAr为 1∶9的条件下 ,薄膜中出现了TiOx(x <2 )的晶粒 ,但这对薄膜的光学性质并无影响。另外对TiO2

室温直流反应磁控溅射制备透明导电In_2O_3∶Mo薄膜

在室温条件下采用直流反应磁控溅射法制备了新型透明导电In2O3:Mo薄膜.研究了溅射压强中氧气百分含量[P(O2)]为8.0%～18.0%时对薄膜光电特性以及表面形貌结构的影响.结果表明,薄膜的光电性能对溅射压强中P(O2)非常敏感.分析显示P(O2)决定了薄膜中的氧空位含量和载流子浓度,从而影响了薄膜的光电特性.原子力显微镜观察表明,适量的P(O2)条件下可以获得平均粗糙度为0.3 nm、颗粒均匀、表面平整的薄膜.室温制备的IMO薄膜在可见光区域的平均透射率(含玻璃基底)高达82.1%,电阻率低至5.9×10-4 Ω·cm.

用STM的纳米导电图形加工技术的研究

用STM针尖对有机络合物电双稳薄膜材料施加强电场作用 ,可在材料表面产生纳米线度的导电几何图形。实验证明 :对针尖本身的几何构形、施加在针尖上的脉冲幅度、周期和占空比都必须进行细致的选择。用Ag TCNQ络合物进行实验 ,在适合的针尖 样品距离下 ,发现所加脉冲偏压的极性为负时 。

利用I-Z曲线的STM“接触”模式的电学测量和表面改性研究

利用STM对金属有机络合物电双稳材料Ag TCNQ薄膜进行电学性质的表征与改性 ,在针尖强电场的作用下 ,当电压达到某一阈值后薄膜从高阻态跃迁至低阻态 ,这两种高低阻态分别定义为一个存储单元的“0”与“1”状态。本文考虑到在STM的常规恒流工作模式下 ,针尖与样品之间的隧道结对于电学性质的表征与改性具有影响。为此测量隧道电流It 对隧道结宽度Z的依赖关系I Z曲线 ,从而确定针尖刚好接触样品的接触点 ,利用STM进行了针尖与样品“接触式”的电学测量和表面电学改性研究 。

STM“接触”式测量中的整流效应

在利用扫描隧道显微镜(STM)对Ag-TCNQ薄膜进行“接触”式的I-V特性测量中,发现由于接触势垒引起的整流效应。这为有机分子在电子学的应用方面,提供一种新的思路,从而设计新的有机电子器件。

溶胶-凝胶法制备掺氟二氧化硅低介电常数薄膜

采用溶胶 凝胶法制备了低介电常数SiO2 薄膜和SiOF薄膜 ,F的掺入明显地降低了SiO2 薄膜的介电常数。研究了F的掺杂量对薄膜介电常数的影响 ,测量了 10～ 3 0 0kHz范围内电容随频率变化的曲线 ,并计算了相应介电常数。二次离子质谱对薄膜深度分析的结果表明 ,F在薄膜中的分布是不均匀的。讨论了溶胶 凝胶法制备掺F的SiO2 薄膜过程中各种因素对介电常数的影响 。

STM脉冲电压极性对材料微细加工影响的研究

利用扫描隧道显微镜(STM)可对不同材料表面进行纳米级微细加工。在选取高定向裂解石墨(HOPG)和有机电双稳材料Ag-TCNQ分别进行直接刻蚀和电学改性的研究中,发现STM脉冲电压极性对实验结果有影响。本文为此构建了物理模型,分析表明在不同极性的脉冲电压下,分别主要呈现电场效应或电子轰击效应。需要针对具体材料的具体加工要求,选择STM相应的脉冲电压极性。

有机纳米整流器的STM研究

金属有机络合物Ag TCNQ的薄膜在STM针尖电场的作用下 ,当电压达到某一阈值后可以从高阻态跃迁至低阻态。在一定的条件下 ,在低阻态的保持时间很短 ,且高低阻态间的转换可以重复。由于它们都是有机材料 ,根据这种特性 ,提出了一种新型有机纳米整流器的设想 ,并成功地制作了输出可控的有机纳米整流器的原型。

纳米结构Ag-TCNQ电双稳薄膜的制备及分析

采用真空蒸发和大气环境下后热处理的方法制备了纳米量级颗粒均匀的Ag TCNQ薄膜。通过可见光范围透射谱、X射线衍射、原子力显微镜、傅里叶红外光谱以及X光电子谱等分析研究了薄膜的物理和化学性质 ,发现热处理可促使Ag和TCNQ发生充分的络合反应并减小薄膜的颗粒度 ,在此基础上利用STM实现了局域电双稳态的转变和纳米存储点的写入。

基于SPM的花生酸LB膜的拉膜工艺及结构表征的研究

通过扫描探针显微镜(SPM)直接观察沉积在基片表面的花生酸LB(Langmuir-Blodgett)薄膜不同范围尺度下的微观结构。研究在经过表面两亲性(亲水性或疏水性)处理的基片上,在相同的制膜条件下,改变其拉膜沉积方式,对花生酸LB膜样品的表面结构、薄膜均匀性和缺陷等的影响。结果显示,花生酸LB膜在不同拉膜沉积方式下,薄膜表面将形成不同的分子自组装形态;改变基片表面的亲水性强弱也直接影响LB膜的表面形貌的均匀性,可能通过选择恰当表面处理和沉积方式来获得平整度更高,缺陷更少的LB膜。

P（VDF-TrFE）铁电聚合物薄膜不对称铁电开关现象

报道了铁电聚合物薄膜中观测到的不对称铁电开关双峰现象．当薄膜被略低于其矫顽场的电场极化时可观测到铁电开关双峰，当进一步连续施加超过矫顽场的电场后这一开关双峰现象消失．用空间电荷的注入和再分布模型对这一不对称现象进行了探讨．