BaTiO_3铁电纳米膜制备及物性和微结构表征

采用脉冲激光淀积法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上(膜版孔径平均尺寸20nm,内生长Pt纳米线作为底电极一部分)制备了BaTiO3铁电纳米膜,并对其物性(铁电和介电性能)和微结构进行了表征。结果表明厚度170nm BaTiO3铁电膜的介电常数,随着测量频率的增加(103Hz至106Hz),从400缓慢下降到350;介电损耗在低频区域(103～105Hz)从0.029缓慢增加到0.036,而在高频率区域(>105Hz)后,则迅速增加到0.07。这是由于BaTiO3铁电薄膜的介电驰豫极化引起的。电滞回线测量结果表明,该薄膜的剩余极化强度为17μC/cm2,矫顽场强为175kV/cm。剖面扫描透射电子显微镜(STEM)图像表明,BaTiO3纳米铁电薄膜与底电极Pt纳米线直接相连接,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。选区电子衍射图和高分辨电子显微像均表明BaTiO3铁电薄膜具有钙钛矿型结构。在BaTiO3纳米铁电薄膜退火晶化处理后,部分Pt纳米线的再生长导致顶端出现分枝展宽现象。为了兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布和BaTiO3纳米薄膜结晶度,合适的退火温度是制备工艺过程的关键因素。

铁电纳米结构的浸渍涂敷法制备和微结构STEM表征(英文)

本文利用浸渍涂敷法在硅基多孔氧化铝模版介质(孔径20 nm^100 nm)上制备了Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电纳米结构,并利用扫描透射电子显微镜(STEM)观察了其表面形貌和剖面微结构。TEM像和X-射线能谱分析结果表明在多孔氧化铝模版孔道内形成了PZT纳米结构,其横向尺寸可通过改变氧化铝模版的孔径来调节。采用浸渍涂敷法可使PZT溶液贯穿整个氧化铝纳米孔道,在其内壁形成PZT涂层,厚度为4 nm^15 nm。氧化铝纳米孔道内的黑色TEM衬度线证实了PZT涂层的存在,其存在方式为连续介质型或离散的晶粒形状。平面STEM像显示PZT纳米结构具有椭球状形貌,这可能是由氧化铝纳米孔道的局部扭曲或PZT溶液在退火过程中的收缩引起的。在硅基多孔氧化铝模版介质上采用浸渍涂敷法制备的PZT有序纳米结构,在将来三维结构的非挥发性铁电存储器方面具有十分诱人的应用前景。

SBT材料微结构的TEM研究(英文)

本文利用透射电子显微术 (TEM)对SrBi2 Ta2 O9(SBT)材料 (单晶、陶瓷及薄膜 )的微结构进行了研究。在 (0 0 1 )取向的SBT单晶材料及多晶陶瓷中观察到 90°铁电畴结构。在SBT晶体中观察到大量的条带状四度反相畴界结构和少量的三度反相畴界结构 ,利用TaO6 氧八面体的扭转和四态自旋结构模型 ,对反相畴界结构的实验观测结果进行了解释。在 (0 0 1 )取向的SBT铁电薄膜中 ,观察到小角晶界 (倾角为 8 2°)的位错分解现象 ,导致不全位错和层错的出现。利用平衡状态下两个不全位错之间的排斥力等于层错的吸引力 ,估算了小角晶界处的层错能量 ,大小为 0 2 7～ 0 2 9J m2 。小角晶界位错的分解对 (0 0 1 )

PZT纳米铁电薄膜的生长行为和介电性能及微结构

采用溶胶-凝胶(sol-gel)自旋涂敷法在Si(100)基多孔氧化铝模版介质上制备了Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)纳米铁电薄膜(厚度25nm)。利用电化学方法在多孔氧化铝模版孔道内(孔径25nm)生长Au纳米线,作为底电极一部分。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及场发射透射电镜(FE-TEM)对PZT纳米铁电薄膜的生长行为、表面形貌和微结构进行了研究。XRD谱图表明PZT纳米铁电薄膜具有(111)择优取向;SEM像显示PZT纳米铁电薄膜结构致密,晶粒呈椭球状,平均尺寸为22nm。剖面TEM像证实PZT纳米铁电薄膜与Au纳米线直接接触,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲;部分Au纳米线顶端出现分枝展宽现象。介电谱表明PZT纳米铁电薄膜的介电常数在低频区域(频率小于104Hz)从760迅速下降到100,然后基本保持在100,直至测量频率升高到106Hz。低频区域内介电常数的迅速下降是由于空间电荷极化机制所致;介电损耗在4000Hz附近出现峰值(来源于空间电荷的共振吸收)也证实了空间电荷极化机制的存在。

γ-Fe_2O_3/NiO核-壳纳米花的合成、微结构与磁性

利用溶剂热/热分解的方法合成出微结构可控的γ-Fe_2O_3/NiO核-壳结构纳米花.分析表明NiO壳层是由单晶结构的纳米片构成,这些纳米片不规则地镶嵌在γ-Fe_2O_3核心的表面.Fe3O4/Ni(OH)_2前驱体的煅烧时间对γ-Fe_2O_3/NiO核-壳体系的晶粒生长、NiO相含量和壳层致密度均有很大的影响.振动样品磁强计和超导量子干涉仪的测试分析表明,尺寸效应、NiO相含量和铁磁-反铁磁界面耦合效应是决定γ-Fe_2O_3/NiO核-壳纳米花磁性能的重要因素.随着NiO相含量的增加,磁化强度减小,矫顽力增大.在5 K下,γ-Fe_2O_3/NiO核-壳纳米花表现出一定的交换偏置效应(H_E=46 Oe),这来自于(亚)铁磁性γ-Fe_2O_3和反铁磁性NiO之间的耦合相互作用.与此同时,这种交换耦合效应也进一步提高了样品的矫顽力(H_C=288 Oe).

硫酸溶液中形成多孔质阳极氧化铝膜的结构模型

目前，有关阳极氧化法生长氧化铝多孔结构的机制，比较流行的看法是电场支持下的溶解模型[1]。根据这种模型的观点，阳极氧化铝首先生成一层致密的非晶氧化铝阻挡层，当阻挡层达到某一临界值后，电解液开始在阻挡层的表面规则排列的点处，溶解出最初的孔核，孔核的形成将...

纳米Si/SiO_2多层膜的结构表征及发光特性

采用等离子体化学气相沉积系统生长非晶硅薄膜并用原位等离子体氧化的方法制备出具有不同子层厚度的非晶Si/SiO2多层膜,然后利用限制性晶化原理使非晶硅层晶化生成纳米硅。利用Raman、TEM等手段对薄膜结构进行了系统表征,在室温下观测到了光致发光信号,其发光峰峰位在750nm附近。进而在样品上下表面蒸镀电极,构建了电致发光原型器件并观测到了室温下的电致发光谱,开启电压约为6V,有两个明显的发光带,分别位于在650nm和520nm处。初步探讨了纳米硅及纳米硅/二氧化硅界面态对发光特性的影响。

核/壳结构复合纳米材料研究进展

核/壳结构复合纳米材料是具有特殊性能的功能材料,是由一种纳米材料通过化学键或其他相互作用将另一种纳米材料包覆起来形成的纳米尺度的有序组装结构。这种结构可以产生单一纳米粒子无法得到的许多新性能,因而具有许多不同于核、壳材料的独特的光、电、磁、催化等物理和化学性质。主要介绍了核/壳型复合纳米材料的特点、形成机理以及制备方法,并结合最近的科研工作对其研究进展进行了综述。

玻璃化转变与结构弛豫

基于最新发现的玻璃系统中介观尺度上的动力学关联的不均匀性，建立了非均匀耦合耗散的玻璃化转变模型（ＨＣＤ ｍｏｄｅｌ），给出了描述玻璃体中过冷液态、玻璃化转变和玻璃态异常时效的耗散和“扩散”相耦合的统一偏微方程，对实验现象进行了统一描述．

多孔硅在高温退火过程中结构变化的研究

采用电化学腐蚀的方法制备了不同孔径的多孔硅薄膜样品,并在1050℃高温下进行了退火。采用扫描电镜和拉曼光谱对多孔硅退火前后结构的变化进行了观察,根据晶体形核理论分析了孔径变化的机理,并从热力学角度对其微观机制进行了讨论。实验和理论分析的结果均表明,多孔硅的初始孔径存在一个临界值,初始孔径小于此临界值时,孔在高温退火中有收缩的趋势;反之,初始孔径大于此临界值时,孔有变大的趋势。

硅基多孔氧化铝膜的AES多层结构分析和生长过程研究

将电子束蒸发在硅衬底（Ｐ型，〈１００〉晶向，０－５ Ω·ｃｍ） 上厚度４００ ｎｍ 、纯度９９－９９ ％的铝膜，浸入具有中等溶解能力的１５ ｗｔ％ Ｈ２ＳＯ４ 中，ＤＣ恒压６０ Ｖ、恒温０ ℃条件下，进行多孔型过度阳极氧化处理，从而在Ｓｉ 基上得到包含空隙层的多孔氧化铝膜．通过对样品ＴＥＭ 平面形貌、ＳＥＭ 横断面形貌观察以及ＡＥＳ深度剖析，研究了样品的多层结构。

有序纳米结构体系的模板合成法

利用具有特定结构的物质作为模板,来引导纳米有序结构的制备与组装,从而实现对纳米材料的组成、结构、形貌、尺寸、取向和排布等的控制,为研究纳米有序体系的性质提供了有利途径。模板可以分为软模板和硬模板两种,本文介绍了氧化铝、胶体晶体、胶束、生物大分子等几种常见模板的特点。利用模板法,可以制备金属、合金、氧化物、半导体和聚合物及其复合组份等多种纳米结构有序体系。本文结合我实验室最近的研究工作综述了利用模板法制备纳米有序结构体系的研究进展。

纳米氧化铟和稀土共掺杂二氧化硅薄膜的结构和光学性质研究

用溶胶-凝胶法制得了In2O3纳米颗粒与Eu3+共掺的SiO2薄膜.使用X-射线衍射证实体系中形成了In2O3纳米颗粒,其数密度可以通过改变铟的掺杂浓度来进行良好的控制.在薄膜的光致发光光谱中观察到Eu3+离子的5D0-7FJ(J=0-4)特征发射峰,In2O3纳米颗粒的掺入使Eu3+的光致发光得到显著增强.通过光致发光激发光谱的测量进一步研究了In2O3纳米颗粒对Eu3+的光致发光增强的机制.

Ge覆盖多孔硅结构的桔绿光发射

使用 5 14 .5 nm Ar+激光检测了 Ge覆盖多孔硅结构的光致发光谱 (PL) ,观察到峰位 2 .2 5 e V,半峰宽约 0 .1e V的一个新的桔绿发光峰 .随着覆盖 Ge薄膜的加厚 ,这个桔绿发光峰的峰位保持不变 ,但发光强度显著下降 .实验和分析结果表明 ,该桔绿发光峰源于多孔硅和嵌于其孔中的 Ge纳米晶粒两者界面中的

水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响及其原子尺度表面结构

本文报道了水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响，尤其是其原子尺度的表面结构。研究结果表明，Ba/Ti摩尔比较大的前驱体溶液中，易获得立方状大尺寸（～260nm）的BaTiO3纳米晶体；而采用乙二醇作为水热反应介质，可获得小尺寸弱圉聚的BaTiO3纳米晶（与纯水溶液或水-乙二醇的混合液相比较）。立方状或长方体状的BaTiO3纳米晶外表面被{100}晶面所包围，{110}晶面条纹与纳米晶体的边界相交呈45°角。在粗糙的BaTiO3纳米晶表面，常可观察到台面台阶扭折（terrace—ledge—kink）的表面结构，台面（terrace）和台阶（1edge）位于{100}晶面。由于表面结构的重构，{110}晶面通常被分解成由许多小的{100}晶面相连接而成的扭折结构。而在球状的BaTiO3纳米晶边缘，没有观察到表面台阶结构。

复合量子点MOSFET结构存储器的电路模拟

本文采用准经典近似的MonteCarlo方法对复合量子点MOSFET结构存储器的等效单电子电路进行了模拟 .研究结果表明 ,由于台阶状的复合隧穿势垒的作用 ,存储器的存储时间特性可得到极大提高 .我们进一步研究了N沟道锗 /硅复合量子点MOSFET结构存储器的时间特性 ,得到其存储时间可长达数年 ,同时写擦时间可分别为 μs和ns量级 。

Bi、Zn掺杂的PNN-PZ-PT系压电陶瓷电畴结构的TEM研究

在Ａ（Ｂ′Ｂ″）Ｏ３－ＰＺ－ＰＴ三元系中，Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３（ＰＮＮ）－ＰＺ－ＰＴ系压电陶瓷具有稳定的温度特性、优良的压电性能和瞬态电压响应特性，能够综合满足压电陶瓷微位移执行器的性能要求，是一种很有潜力的压电材料［１］。人们对它的介电...

磷基的几何结构与光电子能谱

基于ab initio/DFT理论,对磷基PH2分子X^2B1态和PH-2阴离子X^1A1态进行了几何结构优化和谐振频率计算.在B3LYP/6-311+G(2d,p)理论水平下,通过Franck-Condon因子计算模拟了PH-2实验的光电子能谱,计算得到的理论谱与实验谱完全一致,确认属于PH2(X^2B1)-PH-2(X^1A1)光脱附过程.另外,通过迭代Franck-Condon分析,得到优于ab initio/DFT理论计算的PH-2离子的几何结构参数R(PH)=0.1438±0.0002 nm和∠(HPH)=92.2±0.2°.

氢等离子体退火对氢化非晶硅结构有序度的影响

室温下利用氢等离子体退火技术对氢化非晶硅 (a_Si:H)薄膜进行处理 ,通过傅立叶红外、光吸收、拉曼光谱 3种测试手段对非晶硅的微结构进行了分析 ,发现不同的退火时间对a_Si:H的微结构影响很大 ,氢等离子体在与薄膜的化学反应过程中主要表现为原子氢 (H0 )与薄膜的反应 .化学势很高的H0 能将Si_Si弱键转变成Si_Si强键 .硅网络结构发生弛豫 ,使结构由无序向有序转变 ,从而能够降低晶化温度与退火时间 .

激光诱导单层纳米硅结构的形成及其发光特性

结合激光退火与常规热退火方法对超薄非晶硅层作用,在绝缘衬底上获得了高密度的、均匀的单层纳米硅结构.所得样品通过原子力显微镜、透射电子显微镜和Raman散射谱进行表征,证实了晶化过程的发生和纳米硅晶粒的形成.在得到的5nm厚晶化样品中观察到在660nm左右范围内光致发光峰,初步的分析表明其发光与纳米硅晶粒的形成有关.