顺序离子束溅射沉积制备GdAlO_3单一晶相薄膜技术

顺序沉积薄膜制备技术包括前驱薄膜制备和后期薄膜热处理技术 ,特别适合复杂组分的薄膜制备 .采用IM10 0离子束材料芯片沉积仪在MgO(10 0 )基片上顺序沉积Gd2 O3 和Al单层薄膜 ,经后续低温扩散和高温晶化两步热处理得到GdAlO3 单一晶相薄膜 .以X射线衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM )等手段 ,分析所得GdAlO3 薄膜的晶体结构和微观形貌 ,考察热处理过程对GdAlO3 薄膜生长过程及微观结构的影响 .实验结果表明顺序沉积薄膜制备技术具有化学计量比控制精确的优点 ,两步热处理可以得到结晶状况良好的单相结晶薄膜 .

α-Fe_2O_3纳米晶薄膜厚度对光电流的影响

研究了不同α-Fe2 O3纳米晶薄膜厚度及不同光照方向时α-Fe2 O3/ ITO电极在 KCl溶液中的光电化学行为 ,发现当膜的厚度增加时 ,光电流响应减弱 .当膜的厚度较薄 (5 0μm)时 ,正、反两面光照对光电流的响应几乎不会产生影响 ,而当膜较厚 (1 0 0μm)时 ,反面光照的光电流响应更强 .

快速热处理对(Ba,Sr)TiO_3薄膜晶化行为的影响

采用射频溅射法在Si(111)基片上制备了(Ba,Sr)TiO3(BST)薄膜,并对制备的薄膜进行了快速退火热处理。采用X射线衍射和原子力显微镜分析了退火温度、退火时间和加热速度对BST薄膜晶化行为的影响。研究结果表明,BST薄膜的晶化行为强烈依赖于退火温度、退火时间和加热速度。BST薄膜的结晶度随退火温度的升高而提高。适当的热处理可降低BST薄膜的表面粗糙度,BST薄膜的表面粗糙度随退火温度的升高经历了一个先降低后增大的过程,但退火后BST薄膜的表面粗糙度都小于制备态薄膜的表面粗糙度。BST薄膜的晶粒尺寸随退火温度的升高经历了一个先增大后减小的过程。随退火时间的延长,BST薄膜的特征衍射峰越来越强,薄膜的晶化程度越来越高。随退火时间的延长,BST薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度也经历了一个先增大后减小的过程。BST薄膜的晶粒大小主要由退火温度决定。高的升温速率可获得较小的晶粒。

PbTiO_3铁电薄膜晶化工艺研究

对sol-gel法制备的PbTiO3薄膜采用不同晶化工艺进行晶化,研究了晶化温度和基片对薄膜晶化的影响。研究表明,采用快速晶化工艺时,在550-750℃的较宽温度范围内,薄膜能够结晶形成稳定钙铁矿相结构,在LaAlO3基片上能获得结晶良好、具有(001)择优取向的PbTiO3薄膜。与常规晶化相比,快速晶化处理的薄膜结晶质量好,晶粒较小、分布均匀致密。

多晶Al_2O_3薄膜的制备及其红外吸收谱研究

高能氩离子束溅射金属铝靶,沉积在单晶Si基片上的非晶薄膜是Al和Al_2O_3的混合物。在空气中对其进行900～1200℃的热处理,成功地制备了以不同结晶形式存在的多晶Al_2O_3薄膜,讨论了不同退火温度对其结晶性能、表面形貌及红外吸收光谱的影响,为Al_2O_3薄膜制备与应用提供了良好借鉴。

WO_3/Si纳米晶薄膜的脉冲准分子激光沉积及结构分析

采用脉冲准分子激光大面积扫描沉积技术，在Ｓｉ（１１１）单晶衬底上沉积了 ＷＯｘ薄膜．采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、喇曼光谱（ＲＳ）、付里叶红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）及透射电镜扫描附件（ＳＴＥＭ）对不同条件下沉积的样品进行了结构分析．结果表明，氧分压和沉积温度是决定薄膜结构和成份的主要参数．在沉积温度３００℃以上及２０Ｐａ氧压下得到了三斜相纳米晶ＷＯ３薄膜．

不同厚度的La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3多晶薄膜输运性质研究

运用磁控溅射的方法,在表面氧化的Si(100)基片上制备了一系列不同厚度的La2/3Sr1/3MnO3多晶薄膜。根据对输运的研究,发现存在一个厚度73nm.当t>73nm的时候,薄膜呈现出与块材类似的输运特点,而当t<73nm的时候,薄膜的电阻太大以至于薄膜的金属-绝缘体转变温度(Tp)变得不可测量。X射线衍射(XRD)结果显示:在t=73nm附近存在一个结构的转变。这表明La2/3Sr1/3MnO3 不同厚度多晶薄膜的输运性质的不同或许来自结构的转变。

胶晶模板法制备WO_3多孔薄膜及其光催化特性

通过苯乙烯聚合制备了聚苯乙烯微球胶体,采用浸渍-提拉制备成为紧密堆积的PS球胶晶模板,微球之间的间隙采用溶胶-凝胶法制备的WO3溶胶填隙,最后通过煅烧得到有序规则排列的多孔WO3薄膜。通过XRD、SEM对WO3多孔薄膜的结构及形貌进行了表征,并评价了薄膜的光催化性能。结果表明,在450℃高温下煅烧PS模板,得到有序排列的多孔WO3薄膜,平均粒径为150nm,光催化效率最高。

燃烧化学沉积纳米α- Al_2O_3薄膜及晶化处理

提出了沉积纳米陶瓷薄膜的一种新方法一燃烧化学沉积法．该方法省去了真空条件；直接在空气中沉积纳米陶瓷薄膜．其主要特点是将配制好的初始液体雾化，让该液雾穿过高温火焰流体．初始液体在火焰流中发生化学反应，并形成反应火焰流，该反应火焰流体系在火焰流的前方基底上沉积出纳米陶瓷薄膜，然后再通过热处理进行晶化处理，使形成晶态相．本文以制备 α－Ａｌ２Ｏ３纳米薄膜为例，介绍用该方法的制备过程，并用ＳＥＭ和 ＴＥＭ分析了。α－Ａｌ２Ｏ３纳米薄膜的显微形貌和结构．

Al_2O_3-TiO_2复合薄膜晶相及形貌研究

本文以钛酸正四丁酯为前驱体采用溶胶凝胶法制备了稳定的TiO2溶胶,以可溶性的硝酸铝作为掺杂剂制备了Al2O3-TiO2复合薄膜。采用XRD分析了薄膜的晶相组成,AFM表征了薄膜表面粗糙度随着Al2O3添加量的增加而变化的趋势。XRD测试结果表明,随着Al2O3添加量的增加,薄膜中TiO2晶粒的平均尺寸逐渐减小;而AFM测试结果表明,薄膜表面粗糙度呈现减小的趋势,但是当Ti/Al比例增加到1∶0.12时,颗粒尺寸比1∶0.06时有所增大,这主要是由于包覆在TiO2晶粒表面的Al2O3非晶相增多导致颗粒聚集生长严重所致。

非晶SrTiO3纳米薄膜退火处理方法的研究

用激光脉冲沉积技术(PLD),以N型(100)Si为基底在300℃下制备100nm非晶STO薄膜,分别用常规退火(CFA),快速退火(RTA)以及激光诱导晶化(LIC)处理将其转化多晶薄膜,用XRD测定薄膜相组分和结晶质量,用AFM观测薄膜表面微结构.比较不同工艺退火对薄膜结晶品质的影响并阐述了各自形核结晶的机理.

非晶态SrTiO_3薄膜的快速晶化处理

在Si(111)基片上采用脉冲激光沉积(PLD)方法,烘烤温度300℃,制备得到非晶态SrTiO3薄膜。采用快速晶化处理,将非晶态SrTiO3薄膜在不同温度、不同晶化处理时间下进行了晶化处理,采用GIXRD和AFM分析检验晶化的效果和表面形貌。结果表明,SrTiO3晶化程度强烈依赖处理温度,处理温度越高,晶化程度越高;在同一温度下,增加处理时间有助于提高晶化效果,并获得致密、表面平整、均匀的SrTiO3晶态薄膜;晶粒大小不随晶化处理时间明显变化。在快速晶化处理过程中,非晶态SrTiO3薄膜在极短时间内达到晶化温度,并形成大量晶核,从而使晶粒生长受到限制,有利于获得更好的晶化效果。

SiC单晶多型体的判定以及立方外延薄膜3C—SiC／Si（001）中的孪晶与含量

利用同步辐射（BSRF）漫散射站四圆衍射仪，对SiC体单晶的结构进行了判定以及对利用常压化学气相沉积（APCVD）生长的3C－SiC/Si(001）中的孪晶及含量进行了分析。六方{10-15}极图证明了该SiC单晶为6H（H为Hexagonal的缩写）结构。对3C－SiC外延薄膜，Φ扫描证明了3C－SiC外延生长于Si衬底上，外延取向关系为：（001）3C－SiC//(001)Si,[111]3C-SiC//[111]Si。3C－SiC的{111}极图在x=15.8°出现了新的衍射，采用六方{10-10}极图以及基体倒格点111、孪晶倒格点002的Mapping分析了x=15.8°处产生的衍射为3C－SiC孪晶所致，并利用ω扫描估算了孪晶的含量约为1％。

CH_3NH_3PbI_3多晶薄膜的铁电光伏性能研究

有机/无机杂化钙钛矿电池由于效率迅速提升而在世界范围内备受关注,其中研究最多的是CH3NH3PbI3。虽然CH3NH3PbI3多晶薄膜作为光吸收层,在太阳能电池中表现出优异的性能,但是针对CH3NH3PbI3多晶薄膜铁电光伏性能的研究鲜有报道。在载玻片和掺氟二氧化锡透明导电膜上沉积了高结晶度的CH3NH3PbI3薄膜,在标准光照射下,横向和纵向测试了CH3NH3PbI3薄膜的光电性能。通过测试得到较高的开路电压,说明了在光照射下,CH3NH3PbI3薄膜自身表现出明显的铁电光伏性能,这对有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池的研究有着一定的参考和借鉴意义。

硅片上集成高介电调谐率的柱状纳米晶BaTiO_(3)铁电薄膜

钛酸钡(BaTiO_(3))具有优异的介电、铁电、压电和热释电等性能,在微电子机械系统和集成电路领域具有广泛的应用。降低BaTiO_(3)薄膜的制备温度使其与现有的CMOS-Si工艺兼容,已成为应用研究和技术开发中亟需解决的问题。本研究引入与BaTiO_(3)晶格常数相匹配的LaNiO_(3)作为缓冲层,以调控其薄膜结晶取向,在单晶Si(100)基底上450℃溅射制备了结构致密的柱状纳米晶BaTiO_(3)薄膜。研究表明:450℃溅射温度在保持连续柱状晶结构和(001)择优取向的前提下,能获得相对较大的柱状晶粒(平均晶粒直径27 nm),一定残余应变也有助于其获得较好的铁电和介电性能。剩余极化强度和最大极化强度分别达到了7和43μC·cm^(-2)。该薄膜具有良好的绝缘性,在0.8 MV·cm^(-1)电场下,漏电流密度仅为10^(-5) A·cm^(-2)。其相对介电常数εr展现了优异的频率稳定性:在1 kHz时εr为155,当测试频率升至1 MHz,εr仅轻微降低至145。薄膜的介电损耗较小,约为0.01~0.03(1 kHz~1 MHz)。通过电容-电压测试,该薄膜材料展示出高达51%的介电调谐率,品质因子亦达到17(@1 MHz)。本研究所获得的BaTiO_(3)薄膜在介电调谐器件中有着良好的应用前景。

混合反溶剂法制备CsCu_(2)I_(3)纳米晶薄膜及其发光器件应用

近年来,新兴的三元铜基卤化物(CsCu_(2)I_(3))材料由于具有高荧光量子产率、环保无毒、环境稳定、成本低廉等诸多优点,在环保型发光二极管(LED)中的应用备受瞩目。然而,由于难以控制的结晶动力学,制备高质量的CsCu_(2)I_(3)发光层薄膜仍是一个巨大的挑战,这限制了LED器件性能的进一步提升。本文通过使用甲苯与甲醇混合溶剂作为反溶剂来增强反溶剂的钉扎效应,增加CsCu_(2)I_(3)晶体的成核密度,降低薄膜的晶粒尺寸,进而形成了光滑、致密的CsCu_(2)I_(3)纳米晶薄膜。此外,混合反溶剂策略可以有效增强辐射复合效率,显著提高Cs-Cu_(2)I_(3)薄膜的发光性能,相比对照样品(只使用甲苯),混合反溶剂法所制备薄膜的荧光量子产率(PLQY)增加了1.5倍,激子束缚能从~201.6 meV提高至~234.5 meV。最终,相比对照器件,基于混合反溶剂策略的CsCu_(2)I_(3)基LED的最大亮度和最高外量子效率分别提高了5.5倍和1.6倍。本工作的研究结果不仅有助于加深对CsCu_(2)I_(3)薄膜制备过程中结晶规律的理解,而且有助于进一步推动基于CsCu_(2)I_(3)环境友好型LED器件性能的提升。

磁控溅射法制备多晶BiFeO_3薄膜

通过磁控溅射法在单晶Si(100)基片上生长了不同厚度的BiFeO_3多晶薄膜,对样品的结构、形貌、磁性进行研究。结果表明,通过改变溅射时间,影响薄膜微观结构。样品薄膜具有平整的表面。室温下,样品呈现反铁磁有序。

3d过渡金属薄膜磁晶各向异性能的应变调控

目的研究应变对材料磁晶各向异性能的影响对于设计高密度磁存储材料至关重要。方法结合第一性原理全电子方法和转矩法,研究单层Fe,Co,Ni薄膜在Pt(001)面上的磁晶各向异性能随应变的变化。结果研究结果表明,应变对3种薄膜的磁晶各向异性能均有明显的调节作用。拉伸应变降低Fe/Pt(001)的垂直磁晶各向异性能,而压缩应变使其增加。Ni/Pt(001)具有比Fe/Pt(001)更大的垂直磁晶各向异性能。Ni/Pt(001)的磁晶各向异性能随拉伸应变增加而随压缩应变减少。不同的是,Co/Pt(001)的易磁化轴位于水平方向。其磁晶各向异性能随应变的变化与Fe/Pt(001)类似。结论以Fe/Pt(001)为例,通过分析磁晶各向异性能在二维布里源区的分布和能带结构,发现关键的电子态,即Fe原子的dxy和dx2-y2态,Fe/Pt(001)的磁晶各向异性能的变化主要是这些电子态随应变的变化引起的。本结果将为实验研究应变对磁晶各向异性能的影响提供理论依据。

衬底效应对LiTaO_3薄膜制备的影响

用溶胶凝胶法在N型硅、P型硅、石英、铂、镍衬底上制备了钽酸锂(LiTaO3)薄膜,用XRD和SEM对钽酸锂薄膜性能参数进行了表征;发现掺杂少量环氧树脂能提高钽酸锂薄膜的均匀性,改善薄膜与衬底的粘附性;研究了衬底效应与薄膜厚度的关系,薄膜厚度超过0.2μm,Ni衬底的XRD峰值强度几乎不再出现,说明衬底对薄膜初始结晶取向有重要影响;利用不同衬底上生长钽酸锂薄膜,XRD研究结果表明:N型硅、P型硅、石英衬底上只能制备多晶钽酸锂薄膜,铂衬底上制备的钽酸锂薄膜在(012)晶向有强大的择优取向性,镍衬底上制备的钽酸锂薄膜有更好的C轴择优取向性,C轴择优取向系数可达0.082。

TiO2纳米晶薄膜溶胶凝胶法制备及其光学性能

通过溶胶凝胶浸渍提拉法成功制备了表面平整的氧化钛纳米晶薄膜.XPS结果确定了该薄膜的元素组成及价态.TG分析结果表明大量无定形Ti(OH)2向锐钛矿型TiO2转变发生在390℃左右.显微共焦Raman光谱确定了不同温度热处理所得薄膜的相结构.SEM形貌图显示TiO2薄膜表面粒子疏松,晶粒多在20nm～30nm之间.另外研究了Fe3+掺杂对TiO2薄膜光学吸收性能的影响.