脉冲激光沉积法制备YSZ薄膜的导电机制

YSZ薄膜氧气传感器的微型化和高灵敏度是其未来的发展趋势,厘清氧离子在薄膜中的输运机制是提高氧气传感性能的关键。鉴于此,本研究采用脉冲激光沉积技术在单晶Si(100)衬底上制备了YSZ薄膜,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等技术研究了薄膜制备工艺对其成分、结构和导电特性的影响。研究结果显示YSZ薄膜结构呈多晶立方相,退火温度对YSZ薄膜的性质有显著的调控作用。一方面,高温退火使薄膜的平均晶粒尺寸显著增大,因而能大幅提高薄膜的电导率;另一方面,退火又调控了薄膜中的Zr、Y、O元素的含量比,且当O含量增加时,薄膜的电导率降低。此外,本研究还表明,YSZ薄膜经高温退火(T≥1073 K)后,呈现典型固体电解质的离子导电特性。进一步地,在313 K至873 K范围内,YSZ薄膜具有两个温度拐点,预示其存在三种导电机制。经计算,YSZ薄膜在高温段的激活能与文献报道相符。本研究对脉冲激光沉积制备特定需求的YSZ薄膜提供了一定的技术参数。

脉冲激光沉积过程中TiO_(2)等离子体状态诊断及薄膜特性的研究

脉冲激光沉积技术由于具有较高的沉积速率和良好的兼容性,已广泛应用于各种纳米薄膜材料的制备.探究激光等离子体状态与沉积薄膜特性之间的关系,有助于进一步调控与优化脉冲激光技术对薄膜材料的沉积.本文将等离子体状态诊断与沉积薄膜性能相结合,讨论了不同脉冲激光能量下等离子体状态对沉积薄膜性能的影响.结果表明,低烧蚀能量下产生的等离子体更有助于获得质地更好,且与靶材晶相一致的优良薄膜材料.该结果也为探索和调控沉积过程提供参考.

脉冲激光沉积ZnSe:Co_(x)纳米晶薄膜的微结构及光学性质研究

采用脉冲激光沉积技术在基片温度为800℃条件下制备了不同Co含量的ZnSe:Co_(x)(x=0.1,0.3,0.5)微晶薄膜。通过X射线衍射、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外透射光谱及光致发光光谱分析了薄膜的微结构及光学特性。结果表明:所制备的纳米晶薄膜结晶质量优秀,具有(111)择优取向,薄膜结晶质量、光谱透射率和光学带隙均随Co含量的增加而减小;薄膜在波长约700~850 nm处存在一吸收带,这源于Co^(2+)在周围Se^(2-)构成的四面体晶场中^(4)A_(2)(^(4)F)→^(4)T_(1)(4P)能级之间的跃迁;当Co掺入量x=0.5时,薄膜达到过掺杂状态,α-Co杂质相出现,薄膜红外光致发光谱大幅降低。

脉冲激光沉积法制备Ga掺杂ZnO薄膜结构、光学和电学性能研究

为探究掺杂含量及薄膜厚度对Ga_(x)Zn_(1-x)O薄膜各性能的影响,利用脉冲激光沉积法在MgO衬底上制备一系列Ga_(x)Zn_(1-x)O薄膜。X射线衍射结果表明,所有薄膜均沿z轴择优生长,结晶质量和透光率随掺杂含量的增加而降低。Ga掺杂含量为3%的薄膜获得最佳电学性能。薄膜结晶质量随厚度增加而提高,在250 nm获得最低电阻率1.34×10^(-4)Ω·cm和最高迁移率26.48 cm^(2)/Vs。3%组分不同厚度的薄膜可见光范围内光透过率均高于80%。Ga_(x)Zn_(1-x)O薄膜是替代传统铟锡氧化物的良好候选材料。

脉冲激光沉积过程虚拟仿真实验设计及教学模式探索

脉冲激光沉积(PLD)薄膜制备技术是物理气相沉积技术中先进的工艺和手段之一,也是材料学科实验教学的重要内容,但该实验所需实验仪器精密、操作复杂、耗材昂贵且用量大,严重制约其有效开展。基于此,自主开发设计了PLD过程虚拟仿真实验项目,完整模拟了PLD薄膜制备的工艺流程及关键控制条件,实现虚实结合。通过线上、线下结合的教学模式,实现沉浸式漫游、互动式学习、自主选择练习,达到激发兴趣、提升能力、提高效率的教学目标,有效培养学生的创新意识。

强脉冲光/Q开关Nd∶YAG激光联合左旋维C治疗黄褐斑的疗效评价

目的:观察强脉冲光(Intense pulsed light,IPL)和Q开关Nd∶YAG1064 nm激光分别联合左旋维C治疗对黄褐斑患者黑色素沉积、皮损情况及血清氧化应激指标的影响。方法:选取2018年1月-2020年10月笔者医院收治的150例黄褐斑患者,随机分组为IPL组和Q开关Nd∶YAG激光组各75例,IPL组采用IPL联合左旋维C治疗,Q开关Nd∶YAG激光组采用激光联合左旋维C治疗。比较两组疗效、黑色素沉积[黄褐斑面积及严重程度评分(Melanin area and severity index,MASI)]、皮损情况及血清氧化应激指标[丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-px)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)]变化、不良反应发生情况、复发率、满意度。结果:治疗后,IPL组总有效率为78.67%,Q开关Nd∶YAG激光组总有效率82.67%。两组MASI评分和皮损积分均显著低于治疗前(P<0.05)。治疗后,两组MDA显著低于同组治疗前,GSH-px、SOD高于治疗前(P<0.05)。两组不良反应发生率、随访1年的复发率、满意度比较差异无统计学意义(P>0.05);IPL组皮损评分小于Q开关Nd∶YAG激光组(P<0.05)。结论:IPL及Q开关Nd∶YAG1064 nm激光联合左旋维C治疗均可获得较好去除黄褐斑的效果,对黑色素沉积、皮损情况及血清氧化应激指标均有改善。

基片温度对脉冲激光沉积ZnS:Co薄膜微结构及光学性质的影响研究

采用脉冲激光沉积技术在石英基片上制备了ZnS:Co薄膜,改变制备过程中石英基片的温度TS,研究了基片温度对薄膜微结构及光学特性的影响。随着基片温度的升高,薄膜的厚度减小,结晶质量得到提升,并朝着(111)方向择优生长。受量子限域效应的影响,薄膜的光学带隙在基片温度为TS=25℃时最大为3.83 eV,光学带隙先随基片温度增大而减小,并在基片温度为400℃时取得最小值3.5 eV,此后随基片温度增大而增大。此外,薄膜的折射率、消光系数、介电系数等光学参数随基片温度升高均有增大趋势。实验表明在基片温度达到400℃以上时,可以获得综合性能较好的微晶薄膜。

脉冲激光沉积技术制备超导薄膜的研究进展

超导薄膜不仅在超导应用方面扮演着举足轻重的角色,而且是超导机理研究的良好载体,是连接超导应用和机理的桥梁。脉冲激光沉积(PLD)是最常用的超导薄膜制备技术之一。本文综述了PLD技术制备铜氧化物、铁基、氮化物、钛氧化物等超导薄膜的研究进展,并介绍了与高温超导薄膜应用相关的两种PLD新技术:超导带材和大面积薄膜制备。最后,本文介绍了基于材料基因工程的高通量组合薄膜技术在高温超导研究上的典型成功案例。继续发展和使用该实验技术,构建与高温超导相关的高维相图和定量规律,有望实现机理研究实验上从量变到质变的全面突破。

压强对脉冲激光沉积ZnSe:Co薄膜性质的影响研究

采用脉冲激光沉积技术在真空腔中制备了ZnSe:Co薄膜。研究了沉积压强对等离子体羽辉传播、薄膜表面形貌,微结构以及光学性质的影响。结果表明,随着压强的增大,等离子体羽辉在空间的传播距离减小,薄膜沉积方式由溅射式沉积转变为吸附式沉积,薄膜的结晶质量得到大幅提升。此外,薄膜的光学带隙随压强的增大而减小,低压条件下制备的薄膜具有较大的带隙值,这与量子限域效应有关。当压强增大到10 Pa时,得到了沿(111)方向择优生长且结晶质量优秀的微晶薄膜。

脉冲激光沉积镀膜实验虚拟仿真教学的设计与实践

薄膜制备是“实施好产业基础再造工程,打牢基础零部件”的重要基础工艺。但因薄膜制备技术存在的先进性和复杂性,给该技术的实验教学带来困扰。该文针对这一难题,采用虚拟仿真技术,创设教学情境、融入教学氛围、兼顾实验开放共享,结合“能实不虚、虚实结合、优化资源和规范流程”的原则,设计了脉冲激光沉积镀膜虚拟实验系统。该系统注重培养学生的自主学习能力,培养学生养成源头控制、过程管理和末端处理的工程实践能力。

氧气压强对脉冲激光沉积法制备的CuO薄膜性能的影响

采用脉冲激光沉积法(PLD)在玻璃衬底上沉积CuO薄膜,研究了氧气压强对CuO薄膜结构和光学、电学性能的影响。结果表明:在氧压为3×10^(-3)Pa,3~5Pa,和8~12Pa时,沉积的薄膜分别为单一Cu_(2)O相、混合Cu_(2)O/CuO相和单一CuO相;当氧压从5Pa增加到8Pa时,CuO薄膜的取向从(111)变化到(002);霍尔测试表明,在3~5Pa下沉积的CuO薄膜为p型,而在8~12Pa下沉积的薄膜为n型;氧气压强为5Pa时,薄膜电阻率较小,载流子浓度最大。

室温脉冲激光原位沉积技术制备Cu_(2)(Zn_(1-x)Fe_(x))SnS_(4)/Bi_(2)S_(3)异质结及其光电性能

采用具有磁性的Fe取代Cu_(2)ZnSnS_(4)(CZTS)中Zn组分,制备Cu_(2)(Zn_(1-x)Fe_(x))SnS_(4)(CZFTS)薄膜。将电子传输层Bi_(2)S_(3)与CZFTS耦合,采用室温脉冲激光沉积技术(RT-PLD)制备了CZFTS/Bi_(2)S_(3)异质结构。研究了Fe掺杂对于CZFTS薄膜形貌、结晶度和吸光度的影响。测试了单层薄膜和异质结构的光电响应特性,实验表明与单层CZFTS薄膜相比,CZFTS/Bi_(2)S_(3)异质结在可见光区域内的光电响应速度至少提高了一个数量级,响应时间缩短至几十ms。

脉冲激光沉积薄膜技术研究新进展

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广、最有希望的制膜技术。陈述了其原理、特点、研究方法 ,总结了超快脉冲激光、脉冲激光真空弧。

脉冲激光气相沉积技术及其在ICF薄膜靶制备中的应用

在ICF实验及天体物理的辐射不透明实验中,经常用到多层薄膜靶,激光脉冲气相沉积(PLD)技术是制备多层薄膜靶的较好方法。论述了PLD技术的原理、实验方法和装置的设计,用该方法初步制备了原子级光滑的Cu及Cu Fe薄膜。Cu薄膜的均方根粗糙度为0.2nm,Fe薄膜的均方根粗糙度为0.4nm。

脉冲激光沉积技术及其应用

薄膜材料已在微电子元件、超导材料、生物材料等方面得到广泛应用 ,为了得到高质量的薄膜材料 ,脉冲激光沉积技术受到了广泛的关注。介绍了脉冲激光沉积技术的原理、特点 ,综述了其在制备半导体、高温超导、类金刚石、铁电、生物陶瓷薄膜等方面的应用和研究现状 。

脉冲激光沉积(PLD)法生长高质量ZnO薄膜及其发光性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法在单晶Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,以X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)等手段分析了所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌。优化工艺(700℃,20Pa)下生长的ZnO薄膜呈c轴高度择优取向,柱状晶垂直衬底表面生长,结构致密均匀。室温光致发光(PL)谱分析结果表明,随着薄膜生长时O2分压的增大,近带边紫外发光峰与深能级发光峰之比显著增强,表明薄膜的结晶性能和化学计量比都有了很大的改善。O2分压为20Pa时所生长的ZnO薄膜具有较理想的化学计量比和较高的光学质量。

脉冲激光沉积法(PLD)生长Co掺杂ZnO薄膜及其磁学性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法在单晶Si(100)及石英衬底上生长Co掺杂ZnO薄膜,并且比较了不同生长条件下薄膜的性能。实验观察到了700℃、0.02Pa氧压气氛下生长的Co掺杂ZnO薄膜显示室温磁滞回线。采用XRD、SEM等手段对Co掺杂ZnO薄膜的晶体结构及微观形貌进行了分析,得到的ZnO薄膜具有高度的c轴择优取向,结构比较致密,表面平整度较高,并且没有发现Co的相关分相,初步表明Co有效地掺入了ZnO的晶格当中。霍尔测试表明Co掺杂ZnO薄膜样品保持了半导体的电学性能,电阻率为0.04Ω·cm左右,载流子浓度约为1018/cm3,迁移率都在18.7cm2/V·s以上。实验结果表明材料保持了ZnO半导体的性能,并具有室温铁磁性。

氧气流量对脉冲激光沉积ZnO薄膜的形貌及光学性质影响

使用脉冲激光沉积(PLD)方法在石英(SiO2)和单晶Si(111)基底上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜。测试结果显示:在30～70sccm氧气流量范围内,氧气流量50sccm时制备的ZnO薄膜具有较好的结晶质量、较高的光学透过率(≥80%)、较高的氧含量(～40.71%)、较快的生长速率(～252nm/h)和较好的发光特性:450～580nm附近发射峰最弱,同时～378nm附近的紫外发光峰最强,表明薄膜材料中含有较少的氧空位等缺陷。

脉冲激光沉积La_(1/3)(Ca_(2/3)Sr_(1/3))_(2/3)MnO_3薄膜结构及输运特性的研究

采用PLD法在LaAlO_3(012)单晶衬底上外延生长了高、双掺杂La_(1／3)(Ca_(2／3)Sr_(1／3))(2／3)MnO_3(LCSMO)薄膜。薄膜的X射线衍射谱表明,薄膜具有钙钛矿赝立方结构,且具有(012)方向的择优取向；用原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行了分析,发现薄膜表面相对比较平坦；在密封的液氮杜瓦瓶里用四探针法对薄膜的输运特性进行了测试,电阻-温度试验曲线表明,在温度77K～400K的范围内薄膜呈现类半导体特性,没有金属-绝缘体转变温度(T_(Ml))出现；薄膜的红外透射谱在606cm^(-1)处有一个很强的吸收峰,由红外透射谱计算出光学能隙E_(opt)大约为0.7eV,薄膜的光学折射率为1.373。分析认为LCSMO薄膜的类半导体特性是由于A离子半径变化引起晶格畸变造成的。

利用脉冲激光沉积法制备高Mg掺杂的六方相MgZnO薄膜

选用Mg0.2Zn0.8O陶瓷靶,利用脉冲激光沉积(PLD)法,在单晶Si(100)和石英衬底上生长了一系列MgZnO薄膜(MZO)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和紫外可见光透射光谱(UV-Vis)等实验手段,研究了在不同工作压强下生长的薄膜样品的晶体结构、微观形貌和光学性能的变化。结果表明:所有的薄膜样品都是单一的ZnO六方相,禁带宽度随生长压强的升高而增加,变化范围在3.83～4.05eV之间,最短吸收边接近300nm。