透明导电CuCr_(1-x)Mg_(x)O_(2)(x=0-0.08)薄膜的固溶度扩展和c轴外延生长

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在0~15°斜切的α-Al_(2)O_(3)(0001)衬底上生长了c轴外延的CuCr_(1-x)Mg_(x)O_(2)(x=0-0.08)系列薄膜。随Mg掺杂量增加,薄膜均为单相铜铁矿结构,表现出符合Arrhenius热激活模式的半导体电输运行为,室温电阻率单调下降2~3个数量级,热激活能由0.22 eV下降至0.025 eV,由此推断薄膜中Mg的固溶度至少为0.08,与多晶(~0.03)相比显著扩展。这是由于PLD薄膜生长具有非平衡、瞬时爆炸特征,使靶材第二相(MgCr_(2)O_(4))中的Mg重新以等离子态定向运输到衬底上,迁移固溶到薄膜晶格中,固溶度扩展。薄膜(x=0,0.02)在380~780 nm可见光区的透过率为60%~80%,直接光学带隙E g分别为3.06 eV、3.04 eV。更多Mg^(2+)替代Cr^(3+)时,会在价带顶上方引入受主能级并展宽,使热激活能显著下降,产生更多空穴载流子,透过率和光学带隙略有下降;Mg固溶到晶格中,促进薄膜层状晶粒长大,外延性提高,使电阻率进一步下降。

溶胶-凝胶法制备高c轴取向纳米V_2O_5薄膜

采用溶胶-凝胶法,以二乙酰丙酮氧钒(VO(C5H7O2)2)为前驱物,通过提拉方式,在预镀非晶SiO2薄膜的硼硅玻璃上制备多晶纳米五氧化二钒(V2O5)薄膜。通过X射线衍射、傅里叶变换红外吸收光谱、紫外-可见-近红外光谱等表征手段对不同热处理条件下的样品进行了结构和光学性能分析。结果表明,热处理温度在350～550℃,无论是在空气中还是在氧分压为0.1Pa的氮气中,均能得到高c轴取向生长的纳米V2O5薄膜,结晶性能良好,晶粒尺寸分布在21～45nm,样品在810cm-1和1026cm-1附近存在对应于5价钒氧化物的红外吸收峰,在500nm出现强烈的带间吸收。与现有的溶胶-凝胶法相比,本实验选用的VO(C5H7O2)2是制备高c轴生长、结晶性好的纳米V2O5薄膜的理想前驱物。

氧气比例对ZnO薄膜特性影响的机理研究

为了制备出具有C轴择优生长的ZnO薄膜,深入研究工艺参数对ZnO薄膜性能影响的机理。本文采用磁控溅射法在K9玻璃衬底上镀制了ZnO薄膜。通过光电子能谱仪(XPS)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射分析(XRD)以及椭偏仪分析了薄膜的晶轴特征、形貌特征以及光学特性,最终得出了氧气与氩气流量的比例对薄膜特性的影响的机理,给出了一组最佳的工艺参数为生产实践提供了参考依据。

Tl-2223超导薄膜的快速烧结新工艺研究

采用改进的快速升温烧结工艺在(001)取向的铝酸镧(LAO)衬底上制备Tl-2223超导薄膜,探索了在O_(2)环境下双温烧结过程中高温段烧结温度对超导薄膜晶体结构及超导性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,烧结温度对Tl系超导薄膜的晶粒取向至关重要,采用合适的烧结温度可以制备出纯c轴取向生长的Tl-2223薄膜,且结晶质量良好;扫描电镜(SEM)图像显示超导薄膜表面平整,晶体结构致密,明显呈现出层状生长结构。907℃恒温2 min所制备的Tl-2223薄膜具有良好的超导性能,其临界转变温度(T_(c))可达115 K,临界电流密度(J_(c))约为1.6 mA·cm^(-2)(77 K,0 T)。该工艺简化了Tl-2223超导薄膜的制备过程,有效提高了实验效率。

采用快速升温烧结方法生长Tl-2223超导薄膜的研究

本文采用磁控溅射和快速升温烧结方法在(00l)取向的铝酸镧(LAO)基片上制备Tl-2223超导薄膜,研究了Tl含量不同的陪烧靶对Tl-2223薄膜晶体结构的影响。XRD测试表明,陪烧靶中Tl含量是制备高质量Tl系薄膜的关键环节,采用合适配比的陪烧靶可制备出纯c轴取向Tl-2223超导薄膜。SEM测试结果表明,采用该工艺制备的薄膜为层状生长结构,其表面形貌平整、致密。经过在氧环境下热处理后的Tl-2223薄膜具有较好的电学性能,其临界转变温度Tc达到118K,临界电流密度Jc为1.2MA/cm2(77K,0T)。