动态离子束混合制备的钛氧化物薄膜的AES和XPS研究

分别采用O+和Ar+离子束轰击的动态离子束混合技术,在不锈钢基体上制备钛的氧化物薄膜。经X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)分析,研究这两种工艺制备薄膜的化学组成和价键状态。结果表明,采用动态离子束混合技术制备的薄膜,可形成与基体有组分梯度的界面过渡层,减小了薄膜内应力,同时薄膜与基体具有较好的热学相容性,从而提高了薄膜的附着性能。Ar+束轰击的动态离子束混合沉积钛的氧化物薄膜中,Ti主要以+4价存在,而O+束轰击的动态离子束混合沉积形成的钛氧化物薄膜中含有次价态的钛氧化物。

基于硅钛氧化物复合薄膜的有机场效应晶体管

研究了以硅钛氧化物复合薄膜为绝缘层、并五苯为半导体层的有机场效应晶体管(OFET),其中硅钛氧化物复合薄膜采用溶胶-凝胶法制备。采用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜和扫描电子显微镜对硅钛氧化物复合薄膜进行了测试和表征。结果表明,硅钛氧化物复合薄膜中存在两种不同类型的氧化钛晶体结构(锐钛矿和金红石),具有较高的介电常数(k=9.47),在30 V偏压下漏电流密度小于1×10-9 A·cm-2。器件测试结果表明,有机场效应晶体管的载流子迁移率为0.16 cm2·V-1·s-1,开启电压为-1.9 V,亚阈值摆幅为180 mV·dec-1,开关比为1×104。高介电常数绝缘层可以有效降低有机场效应晶体管的工作电压、开启电压和亚阈值摆幅。

钙钛矿氧化物多功能p-n异质结的制备和特性研究

采用激光分子束外延技术,不仅可以制备几个原胞层的超薄膜,而且能原子尺度精确控制的制备超晶格材料和上万原胞层的多层膜。原位的RHEED监控和非原位的XRD、AFM、HRTEM等测量分析表明,制备的钙钛矿氧化物薄膜、异质结和超晶格材料的厚度达到分子层的控制,其表面与界面达到原子尺度的光滑。已成功的制备出钙钛矿氧化物薄膜材料20多种,全氧化物和氧化物与硅的p-n异质结10多种。首次在全氧化物p-n结构上观测到反常的低场高灵敏度正磁电阻效应;首次在钙钛矿氧化物和相关的p-n结上观测到开路的皮秒超快光电效应,所观测光生伏特脉冲的半宽度比相关文献报道p-n结的小7个数量级,比相关文献报道薄膜的小3个数量级。最近又在掺杂镧锰氧和掺杂钛酸锶的多层膜上首次观测到其结电阻在室温和低场条件下的电、磁双调制现象。相关的研究工作还在进行之中。

TiO薄膜的制备及电输运性质

利用磁控溅射技术,通过改变氧分压在MgO (001)单晶基片上外延生长了一系列TiO薄膜,并对薄膜的结构、价态和电输运性质进行了系统研究. X射线衍射结果表明,所制备的薄膜具有岩盐结构,沿[001]晶向外延生长. X射线光电子能谱结果表明,薄膜中Ti元素主要以二价形式存在.所有样品均具有负的电阻温度系数,高氧分压下制备的薄膜表现出绝缘体的导电性质,低温下电阻与温度的关系遵从变程跳跃导电规律.低氧分压下制备的薄膜具有金属导电性质,并具有超导电性,超导转变温度最高可达3.05 K.所有样品均具有较高的载流子浓度,随着氧分压的降低,薄膜的载流子类型由电子主导转变为空穴主导.氧含量的降低可能加强了TiO中Ti—Ti键的作用,从而使低氧分压下制备的样品显现出与金属Ti相似的电输运性质,薄膜超导转变温度的提升可能与晶体结构或电子结构突变相关联.

射频磁控溅射法在玻璃上制备紫外吸收和透明导电双功能薄膜

制备了SnO2:Sb(6%,摩尔分数)靶材和一系列不同摩尔比的CeO2-TiO2靶材;以所制靶材用射频磁控溅射法在普通玻璃基片上沉积了CeO2-TiO2单层和CeO2-TiO2/SnO2:Sb双层薄膜。用紫外-可见光谱、Raman光谱、X射线光电子能谱和X射线衍射对CeO2-TiO2薄膜进行了表征。结果表明:在CeO2/TiO2摩尔比为0.5:0.5和0.6:0.4时沉积得到的CeO2-TiO2薄膜为非晶态结构,并具有高的紫外吸收(平均值>99%)和高的可见光透过率(平均值>80%)。在CeO2-TiO2薄膜表面存在Ce4+,Ce3+和Ti4+。对CeO2-TiO2/SnO2:Sb双层薄膜,除具有高的紫外吸收(平均值>99%)和可见光透过率(平均值>75%)性能外,还具有导电性,方块电阻在80～90?/□之间,电阻率在(3.2～3.6)×10-3??cm之间。该双层镀膜玻璃具有截止紫外线和透明导电双功能。