磁控溅射制备SiC薄膜的高温热稳定性

采用磁控溅射方法在Si基底上制备SiC薄膜,研究了SiC薄膜经不同温度和气氛条件高温退火前后结构、成份的变化.结果表明,薄膜主要以非晶为主,由Si-C键,C-C键和少量Si的氧化物杂质组成;在真空条件下经高温退火后,薄膜C-C键的含量减少,而Si-C键的含量增加,真空退火有利于SiC的形成;在800℃空气中退火后,薄膜表面生成一层致密的SiO_2薄层,阻止了氧气与薄膜内部深层的接触,有效保护了内部的SiC,在空气条件下,SiC薄膜在800℃具有较好的热稳定性.

《现代材料分析方法》教学改革探索

《现代材料分析方法》是针对上海理工大学材料科学与工程学院三年级本科生所开设的一门重要的专业必修课。课程包括显微分析、结构分析、成分分析和性能分析四大模块,共涉及12种重要的表征仪器。针对此课程覆盖面广、知识点分散及实验设备受限等问题,分别采用a思维导图、虚拟教学平台、案例教学等多种教学辅助方法提高学生的学习兴趣,增强对仪器的动手操作能力。采用个性化的考核方式,客观评价学生对知识的掌握程度。相关探索有助于激发学生对《现代材料分析方法》的学习兴趣并对其他类似课程的教学实践予以启发。

PT种子层对PZT薄膜结晶及压电性能的影响

采用溶胶-凝胶法（Sol-Gel）在Pt/Si衬底上制备了PbTiO_3（PT）薄膜和Pb（Zr_x,Ti_（1-x））O_3（PZT）薄膜,研究了退火温度以及PT种子层对PZT薄膜结晶及压电性能的影响。X射线衍射（XRD）结果表明,制备的PZT薄膜为纯钙钛矿结构的多晶薄膜,有PT种子层的PZT薄膜晶粒尺寸更大,（110）面取向度更高,结晶性能更好;原子力显微镜（AFM）结果表明,制备的薄膜表面形貌比较平整、均匀、无裂纹;压电力显微镜（PFM）结果表明,压电力显微镜（PFM）结果表明,有PT种子层时,PZT薄膜的平均压电系数d_（33）为128~237 pm/V,无PT种子层时平均压电系数d_（33）为21~29 pm/V。在升温速率为10℃/s的退火条件下保温10 min时,随着退火温度的升高,PZT薄膜晶粒尺寸增大,粗糙度增大,（110）面取向度升高,平均压电系数d_（33）增大。PT种子层能够有效的改善PZT薄膜的结晶性能和压电性能。

并联结构d_(15)模式PZT-51悬臂梁的俘能性能

利用高剪切压电系数,设计并制作并联结构d15模式PZT-51悬臂梁装置,测量其在不同负载电阻下输出峰-峰值电压和输出功率随频率变化的关系以及不同负载电阻下共振瞬时输出电压和振动激励电压与输出峰-峰值电压关系。当频率为96 Hz、负载电阻为100 k?时,该PZT-51悬臂梁装置的输出峰-峰值电压最大值为1.96 V,输出功率达到最大为19.21μW。随着振动激励电压的增大,并联结构d15模式PZT-51悬臂梁装置的输出峰-峰值电压随之增大,并联结构d15模式PZT-51悬臂梁俘能特性的研究可为设计d15模式压电俘能器提供指导。

不同边界条件下d_(15)模式压电俘能器的俘能性能

该文考虑了全夹持和半夹持边界条件分别对d15模式压电悬臂梁俘能性能的影响。基于铁木辛柯梁理论建立了d15模式压电双晶片悬臂梁装置理论模型,并制作了半夹持结构悬臂梁的实验装置模型,测量了其在不同频率和不同负载电阻下的压电俘能性能。结果表明,设计的半夹持结构悬臂梁俘能器具有更优异的俘能性能和在低频环境下俘能的潜能。

环境气氛对二维超薄ZnO纳米片紫外探测器性能的影响

二维宽带隙半导体材料独特的纳米结构是高性能紫外光电探测器的潜在理想材料,但是在实际应用过程中,各种环境气氛可显著影响紫外光探测器件的性能。文中采用化学气相沉积方法制备超薄二维ZnO纳米片,并利用该纳米片制作了紫外光探测器件。将探测器件置于密闭系统中进行测试,排除了不同应用环境对测试结果的影响,同时重点研究了不同极性分子对二维超薄ZnO纳米片紫外探测器性能的影响。研究结果表明,在极性分子存在的条件下,ZnO纳米紫外光探测器的暗电流降低1. 5～2倍,灵敏性和响应率提高了约1. 5倍。

“自上而下”法制备高性能GaN纳米线阵列

针对自下而上生长GaN纳米线的尺寸、形态、取向不易控制的问题,文中采用自上而下刻蚀的方法来制备GaN纳米线材料。以图形化的金属Ni作为掩膜对GaN进行ICP刻蚀,系统研究了刻蚀参数,主要是ICP功率以及RF功率对GaN纳米线形貌以及拉曼、PL光谱的影响,同时也对比了干法刻蚀后,有无湿法处理的影响。研究发现,当ICP功率为1000W,RF功率为100W时,GaN纳米线的拉曼和PL光谱强度较大,表明此功率下刻蚀的纳米线损伤较小。经过KOH浸泡30min后,GaN纳米线的形貌得到了改善,拉曼和PL光谱强度均优于单纯的干法刻蚀,为下一步器件的制备提供了良好的材料基础。

退火升温速率对LaNiO_3薄膜结构和电学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在SiO2/Si(100)衬底上制备了镍酸镧(LaNiO3,LNO)薄膜,并利用XRD、SEM、AFM和半导体参数分析仪等研究了退火升温速率对LNO薄膜结构和电学性能的影响。结果表明,溶胶-凝胶法制备的LNO薄膜呈现赝立方钙钛矿型多晶结构,呈(110)择优取向生长;薄膜表面平整、均匀、无裂纹。随着退火升温速率的增加,LNO薄膜的晶粒尺寸先增大后减小;其电阻率先减小后增大。在退火升温速率为20℃/min时,LNO薄膜晶粒尺寸达到最大值94nm,电阻率达到最小值9.5×10-4Ω·m。

压电层厚度对d_(15)模式PZT-51悬臂梁俘能特性影响

设计并制作了压电层厚度分别为0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm的d15模式层合串联结构PZT-51压电悬臂梁俘能器。测量了开路和1.0 MΩ负载下,俘能器的振动频率与输出电压和输出功率的关系曲线,以及1.0 MΩ负载时的振动激励电压与输出峰-峰值电压关系曲线。结果表明,随着压电层厚度的减少,压电俘能器的谐振频率降低,输出电压和功率增大。压电层厚度为0.6 mm的压电俘能器具有最大开路输出电压1.69 V,在1.0 MΩ负载下最大输出功率为0.708μW。

BNT-KBT-BT薄膜的制备及外场下电畴翻转

采用金属有机物热分解法在Pt/Ti/Si O2/Si基底上制备了0.85(Bi0.5Na0.5)Ti O3-0.10(K0.5Bi0.5)Ti O3-0.05Ba Ti O3(85BNT-10KBT-5BT)薄膜。通过X射线衍射仪、扫描探针显微镜(SEM)、压电力显微镜(PFM)等对薄膜的结构和外场下的电畴演变进行了表征及研究。结果表明,该薄膜微观结构主要由钙钛矿相和少量的焦绿石相组成,表面无明显裂纹和孔洞,其最大压电系数d33=150 pm/V;通过PFM观察到在电场作用下,其电畴可实现180°翻转,在力场作用下其电畴可实现90°翻转,并结合微观结构对电畴在外场下的演变机理进行了研究。该研究为铁电薄膜在MEMS中的应用提供了参考。