Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)弛豫铁电薄膜厚度尺寸效应研究

新一代弛豫铁电薄膜Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_(3)-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PIMNT)因兼具优异的电学性能与高的相变温度,在国内外获得广泛关注.为了探究不同薄膜厚度对PIMNT薄膜的结构及电学性能的影响,通过溶胶凝胶法制备了150 nm~1μm不同厚度的PIMNT薄膜,对其形貌结构以及电学性能进行了对比研究,在此基础上进一步研究了极化对其电学性能的影响.实验结果表明:随着厚度的增加,薄膜介电常数先增加后略有降低,剩余极化强度先增大后减小,矫顽场逐渐增大;在极化电压为18 V、极化温度和时间分别为100℃和5 min时,1μm厚度PIMNT薄膜的介电常数和损耗在100 Hz下分别为1009和0.022,室温下的热释电系数达6.85×10^(-4) C∙m^(-2)∙K^(-1),是目前主流的锆钛酸铅(PZT)薄膜的3倍左右.

抛光工艺对硅基Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜性能的影响

研究了不同的抛光方法(机械抛光、化学腐蚀及化学机械抛光)对硅基板上沉积的Pb1-xGexTe薄膜性能的影响.研究表明,经化学机械抛光(SiO2胶体或Cr+)的硅基板上所沉积的Pb1-xGexTe薄膜具有致密的结构及平直的界面,其沉积速率也比在化学腐蚀抛光表面的沉积速率大7%或18%(分别对应<111>和<100>晶向);薄膜具有明显高于化学腐蚀抛光基板沉积薄膜的折射率,且折射率随温度的降低而增加,而低温下折射率随波长的增加而增加;化学腐蚀抛光基板沉积薄膜的折射率的增加量明显大于化学机械抛光基板沉积薄膜的增加量;薄膜层经机械抛光后,其膜层结构、组分及其深度分布均未改变,但透射率增加,消光系数有所改善,折射率有所降低.

Pb_(1-x)Mn_xTe稀磁半导体外延薄膜的光学特性

采用分子束外延（MBE）方法在BaF2（111）衬底上生长了不同Mn组分的Pb1-xMnxTe（0≤x≤0.012）稀磁半导体薄膜.通过波长为3.0-11.0μm中红外透射谱的分析并应用透射光谱上干涉峰峰值的位置计算获得了Pb1-xMnxTe薄膜的折射率,由最小平方根拟合得到折射率的一阶Sellmeier色散关系.在吸收边附近,通过直接跃迁吸收系数与光子能量的关系外推得到其光学带隙.结果表明,在中红外区域其折射率随着Mn含量的增加而减小,其光学带隙则随着Mn含量的增加而增大,在温度T=295K时,随着Mn含量x由0变化到0.012,其光学带隙Eg由0.320eV增加到0.370eV. 基金

Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜在铁电相变点的折射率异常

对在 8 0～ 30 0K温度范围测量的Pb1-xGexTe(x =0 0 6 )薄膜透射谱采用Lorentz谐振子模型进行拟合得到折射率 .研究发现 :在其铁电相变温度 15 0K折射率出现极大值 .折射率的极大值是晶体电容率异常的标志 ,而晶体电容率异常正是晶体相变具有铁电性的反映 ,因此同电阻和比热一样 ,折射率在铁电相变点也出现了异常 .在所研究的光谱及温度范围 ,折射率与材料的禁带宽度不遵循Moss定则等经验公式 .

溶胶–凝胶法制备Pb(Zr_x,Ti_(1–x))O_3薄膜研究进展

Pb(Zrx,Ti1-x)(PZT)铁电薄膜因具有优良的铁电性、压电性、热释电性和声光性能而受到广泛关注,其电、光性能与其制备过程密切相关。简要介绍了PZT薄膜制备工艺流程,系统地从前驱体溶液、摩尔比r(Zr:Ti)、热处理工艺、电极材料以及掺杂改性等五个方面概述了sol-gel法制备PZT薄膜的研究进展,并指出了目前sol-gel法制备PZT铁电薄膜研究中存在的一些问题以及未来的研究方向。

(Pb_(1-x)Srx)TiO_3铁电薄膜电滞回线的测试分析

采用磁控溅射法制备了PST薄膜,讨论了其制备工艺并着重对其电滞回线进行了测试分析。从测试结果来看,其饱和极化强度PS典型值为19.0μC+cm2,剩余极化强度为6.6μC+cm2,矫顽场强为16kV+cm,热释电系数为10-4量级。表明所制备的PST薄膜具有较好的铁电性能。

Pb_(1-x)Sr_xSe薄膜材料的微结构和光学特性

采用分子束外延的方法在BaF_2衬底(111)上制备出了高质量的Pb_(1-x)Sr_xSe(0≤x≤0.050)薄膜.X射线衍射结果表明,Pb_(1-x)Sr_xSe薄膜为立方相NaCl型晶体结构,没有观察到SrSe相分离现象,薄膜的取向为平行于衬底(111)晶面.薄膜晶格常数随Sr含量的增加逐渐增大,Sr含量由Vegard公式得到.再用理论模拟Pb_(1-x)Sr_xSe薄膜透射光谱的方法得到了相应的带隙.最后通过介电函数模型拟合得到了PbSe和Pb_(1-x)Sr_xSe薄膜在光子能量位于基本带隙附近的折射率n和吸收系数α.

组合法制备Pb(Zr_xTi_(1-x))O_3铁电薄膜及性能研究

为了系统地探讨Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)薄膜组成-结构-性能之间的规律,在室温和无蒸馏回流条件下,利用配制的前驱溶液PT(Pb和Ti的金属有机物溶液)和PZ(Pb和Zr的金属有机物溶液)及组合化学法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上简单快捷地制备了一系列Pb(ZrxTi1-x)O3薄膜.XRD分析表明,薄膜具有钙钛矿结构,择优取向为(111),晶格参数变化规律与传统方法制备的PZT薄膜的结果一致.x=0.3的前驱体在200℃附近出现特殊的热分解现象.XPS测试结果证实薄膜成分基本符合理论值,SEM结果显示薄膜界面清晰,与基片接触良好,厚度在450 nm左右.电滞回线测试表明,富钛区样品剩余极化与矫顽场都较大;近准同型相界附近样品具有良好的铁电性,剩余极化较大且矫顽场较小;富锆区样品剩余极化与矫顽场较小,出现反铁电特征.

Pb(Sc_(1/2)Ta_(1/2))O_3铁电薄膜的制备及性能研究

用Pb(CH3COO)2·3H2O、Sc(CH3COO)3·xH2O和C10H25O.5Ta为原材料,乙二醇甲醚为溶剂,用改进的溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SO2/Si基片上成功地制备出ABO3钙钛矿型结构Pb(Sc1/2Ta1/2)O3(PST)铁电薄膜。该薄膜是研制铁电微型致冷器和非致冷热释电红外焦平面阵列的优选材料。对制备出的PST薄膜进行了介电、铁电和热释电性能测试。测试得到在1kHz下PST薄膜的介电常数为570,介电损耗为0.02。铁电性能良好,剩余板化强度为3.8～6.0μC·cm-2,矫顽场为40～45kV·cm-1。热释电系数为4.0×10-4～20×10-4Cm-2K-1。

Si衬底(Pb_(1-x)Sr_x)TiO_3系铁电薄膜的制备与性能研究

性能优良的 Si衬底铁电薄膜的制备对制作 Si基单片集成非制冷焦平面阵列 (UFPA)器件意义重大。文中采用磁控测射技术在 Si衬底上成功地制备了 (Pb1 - x Srx) Ti O3系铁电薄膜 ,该薄膜以 LSCO/ITO复合薄膜作底电极 ,Au薄膜作顶电极 ,其制备工艺可与 Si微电子技术兼容。测试结果表明 ,其微观结构致密 ,绝缘性较好 ,电阻率可高达 1 0 1 1 Ω· cm量级 ,介电常数与热释电系数分别可达 1 0 2 及 1 0 - 2 μC/cm2 K量级。

基片表面状态对Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜红外光学性能的影响

在高真空中用热蒸发的方法沉积了碲锗铅(Pb_(1-x)Ge_xTe)薄膜。分析了基片表面状态(粗糙度、晶向、温度)对膜层结构和红外光学特性的影响,发现光滑表面容易得到致密膜层和高红外折射率;随着沉积温度的增加,膜层的短波吸收边(λ_c)往长波方向移动。

(Pb_(1-x)Sr_x)TiO_3薄膜的结构与光学特性研究

采用sol-gel法制备(Pb1-xSrx)TiO3(x=0.40,0.50,0.60,0.70,简称PST40,PST50,PST60与PST70)前驱体溶液,通过旋涂工艺在石英玻璃基片上沉积PST薄膜。研究了PST薄膜的结构和光学特性。结果显示,经750℃退火30min,所得PST薄膜为晶化良好的钙钛矿立方结构,薄膜平均晶粒尺寸为200～300nm。750℃退火的PST40、PST50、PST60和PST70薄膜样品的直接带隙能分别为3.74,3.79,3.80和3.85eV。随着Sr含量的增加,带隙能增加。

O.9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-O.1PbTiO3功能铁电薄膜的制备及其电性能研究

利用溶胶凝胶(sol-gel)技术制备Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMNT)铁电薄膜,研究了不同的溶剂对溶胶的配制和溶胶稳定性的影响,得到了可以长期稳定放置的溶胶;采用热重分析和差热分析的方法研究了凝胶的热解过程,确定了420℃为溶胶的热解温度,750℃为合理的结晶温度;以Pt/Ti/Si(100)为衬底,成功地制备了0.9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.1PbTiO3铁电薄膜.通过X射线衍射分析了热处理温度对薄膜相的影响.通过高倍显微镜研究了薄膜的表面形态,通过ZT-Ⅱ型铁电参数测试仪对PMNT薄膜进行了铁电性能测试.测试结果表明,制备的PMNT铁电薄膜为具有完全钙钛矿相的弛豫性PMNT铁电薄膜,薄膜无裂纹,致密性好,其剩余极化和矫顽场分别可达到2.5μC/cm2和45kV/cm.

Pb_xSr_(1-x)TiO_3陶瓷及薄膜的制备和性能研究

研究了Pb的摩尔分数对PbxSr1-xTiO3（x=0．2～0．8）陶瓷微结构和介电性能的影响，当x〈0．45时晶体为立方相，x≥0．45时为四方相；随着Pb的摩尔分数增大，陶瓷气孔率下降，致密度增加，晶粒尺寸逐渐增大，居里峰近似线性地向高温方向移动，并具有一致的居里外斯常数。采用射频磁控溅射法在Pt／Ti／SiO2／Si（100）上制备了Pb0.3Sr0．7TiO3（PST30）薄膜，经550℃退火后为（111）择优取向的多晶薄膜，1kHz下的可调率为21．8％。

Pb(Zr0.53Ti0.47)O3/AlxGa1-xN/GaN异质结构的电容-电压特征（英文）

通过在调制掺杂Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质结构上淀积Pb(Zr0 53 Ti0 4 7)O3 (PZT)铁电薄膜 ,我们发展了一种基于AlxGa1-xN/GaN异质结构的金属 铁电 半导体 (MFS)结构。在高频电容 电压 (C V)特性测量中 ,发现Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质界面二维电子气 ( 2DEG)的浓度在 -1 0V偏压下从 1 5 6× 1 0 13 cm-2 下降为 5 6× 1 0 12 cm-2 。由于PZT薄膜的铁电极化 ,在 -1 0V偏压下可以观察到宽度为 0 2V的铁电C V窗口 ,表明在没有铁电极化方向反转的条件下 ,PZT/AlxGa1-xN/GaNMFS结构也能出现存储特性。因为 2DEG带来的各种优点 ,可以认为AlxGa1-xN/GaN异质结构在以存储器为目标的MFS场效应晶体管中有重要应用。

Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3/Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结构的电容-电压特征(英文)

通过在调制掺杂Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质结构上淀积Pb(Zr0 53 Ti0 4 7)O3 (PZT)铁电薄膜 ,我们发展了一种基于AlxGa1-xN/GaN异质结构的金属 铁电 半导体 (MFS)结构。在高频电容 电压 (C V)特性测量中 ,发现Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质界面二维电子气 ( 2DEG)的浓度在 -1 0V偏压下从 1 5 6× 1 0 13 cm-2 下降为 5 6× 1 0 12 cm-2 。由于PZT薄膜的铁电极化 ,在 -1 0V偏压下可以观察到宽度为 0 2V的铁电C V窗口 ,表明在没有铁电极化方向反转的条件下 ,PZT/AlxGa1-xN/GaNMFS结构也能出现存储特性。因为 2DEG带来的各种优点 ,可以认为AlxGa1-xN/GaN异质结构在以存储器为目标的MFS场效应晶体管中有重要应用。

钙钛矿La_(2/3)Pb_(1/3)MnO_3外延膜的制备及磁性

利用磁控溅射法在单晶LaAlO3(100)衬底上成功地外延生长了La2/3Pb1/3MnO3薄膜.用X射线衍射仪、原子力显微镜和超导量子干涉仪、直流四探针法对其进行了表征.结果表明,薄膜为赝立方钙钛矿结构,晶格常数为3.861 nm,晶格失配度为2.1%,具有良好的单晶外延结构和较光滑的表面,且薄膜中晶粒的生长模式是“柱状”模式.居里温度为325 K,在居里温度附近,发生铁磁-顺磁转变.此材料呈现出一种典型的自旋玻璃特性,是由于应力造成的.在1.0 T磁场下,其磁电阻为23.4%.

(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3薄膜的表面化学态研究

用溶胶-凝胶法制备(Pb0.5Sr0.5)TiO3(简称PST)前驱体溶液,以三水醋酸铅、醋酸锶、钛酸丁酯为原料,乙二醇甲醚、去离子水、乙酰丙酮做溶剂,通过旋涂工艺在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基片上沉积PST薄膜。薄膜经320～380℃热分解,再经650℃退火30min,得到晶化好的薄膜样品,X射线衍射结果表明PST薄膜为钙钛矿立方相结构,其晶格常数为a=0.3919nm。用原子力显微镜观测其表面形貌,薄膜平均晶粒尺寸为300nm。用XPS测量了650℃退火PST薄膜样品的表面化学态,结果表明表面富铅,接近表面区域的原子比率Pb∶Sr∶Ti∶O是0.52∶0.50∶1.0∶3.02,接近(Pb0.5Sr0.5)TiO3的理想配比。

用于液晶投影显示的薄膜偏振分束器

为提高液晶投影机的光能利用率和图像对比度，设计了一种宽角度宽波长的光学薄膜偏振分束器（PBS）．采用多种薄膜材料产生多个Brewster角，通过优化膜层数目和膜层厚度，获得了宽角度宽波长的PBS．以SF57和SF2玻璃作为棱镜材料，采用TiO2、Ta2O5、Al2O3、SiO2作为薄膜材料，基于上述原理采用全自动的Needle设计方法，设计了4种典型膜系，优化后的膜层数目为50-60层，空气中的光束孔径角达到±10．5°，达到的技术指标为：对于P偏振光，在420-460nm和460-680nm波长范围内，积分透射率分别达到88．0％和93．4％；而对于S偏振光，在420-680nm波长范围内，积分透射率为0．095％．该PBS应用于F／2．8的光学系统中，能够显著提高整个系统的性能．

影响磁控溅射制备PST/Si薄膜介电特性的几个因素

采用磁控溅射制备了Si基(Pb1-xSrx)TiO3(简称PST/Si)薄膜。测试表明,热处理工艺对PST/Si薄膜介电特性有着一定的影响,适当温度、适当时间的热处理可得到均匀致密的膜层及生长良好的晶粒,从而确保PST薄膜良好的介电特性。样品上电极材料对介电特性也有重要影响。Al较Au电极易氧化,从而易在其与PST薄膜的界面形成一氧化层,增加了串联电阻,导致介电损耗总体上要低。工作频率对材料的介电弛豫特性及漏电导等也会产生影响。