La0.67Sr0.33MnO3/PbZr0.4Ti0.6O3/La0.67Sr0.33MnO3外延铁电电容器物理性能

采用脉冲激光沉积法制备La_0.67Sr_0.33MnO₃(LSMO)薄膜,溶胶-凝胶法制备PbZr_0.4Ti_0.6O₃(PZT)薄膜,在SrTiO₃(STO)基片上制备了LSMO/PZT/LSMO异质结电容器.X线衍射(XRD)研究表明LSMO和PZT薄膜在STO基片上实现了外延生长.LSMO/PZT/LSMO电容器具有良好的铁电性能,在5 V测试电压下,剩余极化强度为26.9 μC/cm²,矫顽电压为2.5 V,LSMO/PZT/LSMO电容器显示出了良好的抗疲劳性能.5 V电压下电容器的漏电流密度为7.4×10^-6 A/cm²,在0~2.9 V为欧姆导电机制,2.9~5 V满足空间电荷限制电流(SCLC)导电机制.     

柔性显示用改性纸质基板的表面性能及机械性能研究

柔性显示因其具有可弯曲折叠的特性倍受人们的关注,而纸质基板因为成本低、弯曲性好、环境友好等优点在柔性显示领域具有广阔的应用前景.本文采用直接贴附、磁控溅射的成膜方法在纸质基板表面制备了PET/SiO_2/Al_2O_3有机/无机复合阻隔薄膜,采用热重分析仪、原子力显微镜、X射线衍射仪、附着力测试、弯曲性能测试等方法对纸质基板进行机械性能表征,发现改性后的纸质基板热分解温度达到270℃,表面粗糙度改善了近13倍,附着力等级均在4B以上,并能承受曲率半径为0.5mm的弯曲测试及100次的弯曲疲劳测试,满足纸质基板在柔性显示器件中的应用要求.     

不同衬底对溅射Pb(Zr_(0.8)Ti_(0.20))O_3薄膜的结构及其性能的影响

利用射频磁控溅射法在低阻Si,Si O2/Si以及Pt/Ti/Si O2/Si等不同衬底上制备了Pb(Zr0.8Ti0.2)O3薄膜.利用XRD,SEM等对薄膜的结构性能进行了分析,结果发现不同衬底对溅射制备的PZT薄膜的结构有很大影响.在Pt/Ti/Si O2/Si衬底上制备的PZT薄膜经600℃退火1h后,薄膜表面光滑、无裂纹,XRD分析显示PZT薄膜呈完全钙钛矿结构,测试PZT薄膜的电学性能,表明PZT薄膜具有良好的介电性能.     

脉冲激光沉积法制备的Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜漏电机理

利用准分子脉冲激光器在Pt/Ti/SiO2/Si(111)衬底上制备了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)铁电薄膜.利用掩膜技术,采用磁控溅射法在PZT薄膜上生长Pt上电极,构架了Pt/PZT/Pt铁电电容器异质结.采用X射线衍射和电容耦合测试技术分别表征了PZT铁电薄膜的微结构和电学性能.研究发现:在5 V的测试电压下,在560℃较低的沉积温度下生长的PZT薄膜电容器的剩余极化强度为187 C/m2、矫顽电压为2.0 V、漏电流密度为2.5×10-5A/cm2.应用数学拟合的方法研究了Pt/PZT/Pt的漏电机理,发现当电压小于1.22 V时,Pt/PZT/Pt电容器对应欧姆导电机理;当电压大于2.30 V时,对应非线性的界面肖特基传导(Schottky emission)机理.     

高极化相Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3薄膜及其铁电性能增强

利用脉冲激光沉积方法在(001)取向SrTiO_3(STO)衬底上制备高质量Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3外延薄膜.使用高分辨X射线衍射仪、扫描探针显微镜以及铁电测试系统对薄膜结构、形貌、铁电特性进行系统测试分析.结果表明当激光能量密度超过临界值(≈5 J/cm~2)后,Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3薄膜由普通四方相结构(T phase,c/a≈1.05)转变为高极化相(HT Phase,c/a≈1.09).相比于普通四方相(T Phase),高极化相(HT Phase)结构Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3薄膜铁电剩余极化大小提高接近20%.     

柔性显示用纸基复合阻隔层的探究

纸具有可弯曲、质量轻、环保可降解等优点,因而以纸为基板的柔性显示引起学者广泛研究的兴趣.柔性基板在显示领域扮演着重要的作用.本文通过对纸质基板进行Al_2O_3/SiO_2/PET复合阻隔层薄膜的制备,降低表面粗糙度、提高其阻水阻氧性能,以满足柔性显示基板要求.采用原子力显微镜、扫描电镜、氧气水汽透过性测试仪等进行性能表征,并与无阻隔层的纸质基板进行比较,发现改性后的纸质基板表面光滑度提高了11倍,氧气阻隔性与水汽阻隔性分别提高了272倍、9倍.     

NiCo2O4外延薄膜的制备及其结构依赖的电输运性能

采用脉冲激光沉积技术在不同衬底材料上沉积了NiCo_2O_4(111)外延薄膜,分别利用反射式高能电子衍射、X线衍射及原子力显微镜表征了NiCo_2O_4外延薄膜的晶体结构和表面特征,测试了2种不同衬底材料上NiCo_2O_4外延薄膜的电输运性质,分析了薄膜的电输运有效激活能与温度的关系.研究发现,2种不同衬底上NiCo_2O_4外延薄膜的电输运性质具有完全不同的特征,且均表现出好的导电性.所得研究结果可以为NiCo_2O_4薄膜在自旋电子器件中的应用提供重要的实验指导和现实参考.     

磁性石榴石薄膜的液相外延生长机理

为了对磁性石榴石薄膜液相外延过程中熔质成分作定量的评估,本文根据扩散-反应方程,建立了熔质浓度分布模型,研究了液相外延生长中熔质R_2O_3(R代表稀土元素)和Fe_2O_3的浓度在PbO/B_2O_3作为助熔剂的熔体中的变化状况,以及薄膜线性生长速率与生长温度的关系.     

基于PZT薄膜的高频压电式微机械超声换能器的仿真与制备

压电式微机械超声换能器(PMUT)是当前生物医学超声成像领域的研究热点.锆钛酸铅(PbZrO₃-PbTiO₃,PZT)压电薄膜是近年来微机械超声换能器使用的核心压电材料.基于PZT压电薄膜,使用有限元软件COMSOL Multiphysics创建了三维有限元仿真模型,并在(0,1)模态下研究了压电薄膜结构的几何参数,其谐振频率达到22.12 MHz,有效机电耦合系数(k_eff²)为5.13%.采用光刻和刻蚀方法制备了PZT压电薄膜的PMUT单元原型器件.该器件的空腔结构完整,谐振频率在(0,1)模态下为25.87 MHz,仿真与测试结果相似,振动模态较纯,振动位移性能较好.研究结果表明:采用PZT压电薄膜的PMUT在高分辨率、高频医学超声成像中具有较好的应用前景.     

Sol-Gel法在不同衬底上制备的LaNiO_3导电薄膜的性能研究

采用溶胶凝胶法快速成膜工艺分别在Si(100),SiO2/Si,Pt/Ti/SiO2/Si不同基底上制备LaNiO3导电薄膜,并分别以LNO和Pt/Ti为基底制备PZT薄膜。通过XRD,AFM,EDS等测试手段对LNO导电薄膜的结构及组成进行表征,并通过XRD,介电性能的测试比较LNO/Si和Pt/Ti沉积PZT薄膜的性能。结果表明,在Si(100),Pt/Ti/SiO2/Si上制备的LaNiO3导电薄膜是赝立方结构,而在SiO2/Si衬底上是四方结构。在Si(100)上得到的LNO薄膜致密、平整,可以作为制备PZT薄膜的导电层。在LNO和Pt/Ti上制备的PZT薄膜均为钙钛矿结构,且PZT/LNO薄膜各衍射峰强度优于PZT/Pt/Ti;而介电性能方面,PZT/LNO较PZT/Pt/Ti稍差,100kHz时,PZT/LNO和PZT/Pt/Ti的介电常数和介电损耗分别为562,0.29;408,0.037。     

PZT铁电薄膜的射频磁控溅射制备及其性能

实验采用射频磁控溅射工艺,在较低的衬底温度(370℃)、纯Ar气氛中和在(111)Pt/Ti/S iO2/S i衬底上用陶瓷靶Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)制备具有完全钙钛矿结构的多晶PZT(52/48)铁电薄膜,沉积过程中基片架作15°摇摆以提高膜厚的均匀性,然后在大气环境中对沉积的PZT薄膜进行快速热退火处理。用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)和Auger电子能谱(AES)测量其组分,X射线衍射仪(XRD)分析PZT薄膜的相结构和结晶取向,RT66A标准铁电测试系统分析Pt/PZT/Pt/Ti/S iO2/S i电容器的电学特性。结果表明:PZT铁电薄膜具有较高的剩余极化(Pr=44.9μC/cm2)和低的漏电流(10-8A量级)。     

氧化铟锡TCO薄膜的制备及其结晶性能研究

以掺锡氧化铟陶瓷靶材作为溅射源,采用磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜,通过X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)测试表征,研究了生长温度对薄膜结晶性质和微结构性能的影响.结果表明:所沉积的ITO薄膜均具有体心立方的多晶结构,其生长特性和微结构性能明显受到生长温度的影响.生长温度升高时,薄膜(222)晶面的织构系数T_(C(222))和晶粒尺寸先增后减,而晶格应变和位错密度则先减后增.当生长温度为500 K时,ITO样品的织构系数T_(C(222))最高(1.5097)、晶粒尺寸最大(52.8 nm)、晶格应变最低(1.226×10~(-3))、位错密度最小(3.409×10~(14)m~(-2)),具有最佳的(222)晶面择优取向性和微结构性能.     

Pt/MgO/Pb0.2Zr0.8TiO3/SrRuO3复合铁电隧道结的阻变特性研究

采用脉冲激光和磁控溅射技术制备Pt/MgO/Pb_(0. 2)Zr_(0. 8)Ti O_3(PZT)/SrRu O_3复合铁电隧道结.固定MgO/PZT复合层的厚度为10 nm,改变MgO与PZT的相对厚度,研究其隧道结的阻变特性.研究结果表明,随MgO厚度的增加,高低阻态比值呈现先增加后减小的趋势.这些结果可以用隧穿势垒的非对称性解释.     

基于石墨烯/聚苯胺纳米线阵列复合薄膜的柔性超级电容器

该文报道了基于石墨烯/聚苯胺纳米线阵列自支撑薄膜的柔性超级电容器.首先通过抽滤方法制备了柔性的石墨烯自支撑薄膜,然后在石墨烯薄膜表面原位生长聚苯胺纳米线阵列,得到了石墨烯/聚苯胺纳米线阵列柔性复合薄膜.同时,基于该柔性薄膜组装出三明治结构的柔性超级电容,并测试了其电化学性能.结果表明复合的薄膜具有优异的比电容（278Fg？1）和循环稳定性（循环8000次,容量保持80%）.     

在LiNaO3基底上制备PZT铁电薄膜及其电性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制作Pb(Zr0.5,Ti0.5)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度对薄膜结构和性能影响.通过X-ray分析表明,在600℃退火时,PZT薄膜已形成钙钛矿相,且在(100)择优取向的LaNiO3底电极上制备得到了(100)择优取向的PZT薄膜.实验测得以LaNiO3为衬底上的PZT薄膜的剩余极化强度为Pr=26.83μC/cm2,矫顽场Ec=30.43 kV/cm,介电常数为ε=5509,介电损耗为0.203.     

PZT/Surlyn 0-3复合材料的热机械与介电及压电性能

采用热工艺制备了压电PZT陶瓷与沙林离子键热聚合体树脂复合的0-3结构柔性压电材料.对其动态热机械分析表明:该复合材料软化温度在100℃附近;通过阻尼损耗因子随温度变化曲线的峰位置确定该材料的玻璃化温度约为50℃.通过对不同极化电场下的压电性能的研究,确定该复合材料的最佳极化电场条件为大于4.8 kV/mm;当PZT的体积分数(φ)小于0.5时,复合材料的相对介电常数和压电系数都随PZT体积分数的增大而缓慢增大,实验结果与Yamada模型预测较为一致.该0-3结构(1-φ)Surlyn/φPZT柔性压电材料在盲人触摸键盘、工业振动阻尼器件、柔性压电能量收集器件等领域具有很好的应用前景.     

SnO薄膜在r面蓝宝石衬底上的外延生长及其性能研究

以SnO陶瓷为靶材,采用脉冲激光沉积法(PLD),在厚度为330 nm的r面蓝宝石衬底上制备厚度约为270 nm的单相SnO外延薄膜,并通过改变衬底温度,系统地研究生长温度对薄膜结构及光学性质的影响.X线衍射(XRD)测试表明,在衬底温度小于或等于575℃时,成功制备出单相的SnO外延薄膜.薄膜与衬底蓝宝石的外延关系为:SnO(001)∥Al_2O_3(1-102),SnO[110]∥Al_2O_3[-12-10].而当温度大于575℃时,由于歧化反应:(1+x)SnO→xSn+SnO_(1+x),得到的SnO薄膜中存在少量的金属Sn相、Sn_3O_4及SnO_2相.透射光谱显示,样品在可见光区的透过率高达80%.薄膜的光学带隙随温度的增加呈现V字型变化趋势.衬底温度小于或等于575℃时,薄膜的光学带隙随温度的升高而减小;当生长温度大于575℃时,由于SnO_2的出现导致薄膜的带隙随温度升高而变大.     

底电极种类对BCZT薄膜储能性能的影响

拥有高的储能密度值和良好的温度稳定性的介电薄膜电容器在现代微电子系统中非常具有吸引力。为研究不同底电极对(Ba_(0.904)Ca_(0.096))(Zr_(0.136)Ti_(0.864))O_3(BCZT)薄膜储能性能的影响,采用溶胶凝胶法制备了沉积在不同底电极上的BCZT薄膜。除了Pt(111)/TiOx/SiO_2/Si底电极(简写为Pt)外,引入了LaNiO_3氧化物导电层构造LaNiO_3/Pt复合底电极。微观结构测试结果表明,LaNiO_3氧化物导电层的引入有效的改善了BCZT薄膜的表面形貌,薄膜表面气孔尺寸明显变小。电学性能测试结果表明,直接沉积在Pt底电极上的BCZT薄膜储能密度为8.58 J/cm~3,效率很低,仅为64.6%;相反,沉积在LaNiO_3/Pt复合底电极上的BCZT薄膜在相同电场下其储能密度为12.53 J/cm~3,效率提升到84.7%。此外,沉积在LaNiO_3/Pt复合底电极上的BCZT薄膜显示出良好的温度稳定性:在20～210℃的温度范围内,储能效率保持在80%以上。     

基于复合封装薄膜的水汽透过率测试系统研究

基于活泼金属(钙、镁)电学法设计研发了用于老化测试环境下的水汽透过率测试仪器,测试精度达到10-6 g·m~(-2)·d~(-1).利用本测试仪器测试了不同叠层次数的Al_2O_3/ZrO_2复合薄膜的水汽透过率,结果表明,多次叠层后的Al_2O_3/ZrO_2复合薄膜的水汽阻隔性能得到了较好提升.     

银纳米线柔性透明导电薄膜的制备

采用多元醇法制备了直径约40 nm、长径比约300的银纳米线.以聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(polyethylene terephthalateco-1,4-cylclohexylenedimethylene terephthalate, PETG)膜为基底,采用旋涂法制备了银纳米线柔性透明导电薄膜,探究了不同辅助成膜剂对成膜性能的影响.发现以黄原胶为辅助成膜剂制备的银纳米线薄膜具有较理想的透明性和导电性;银纳米线分散液沉积密度对银纳米线薄膜的透明性和导电性有重要影响,当沉积密度为10 mg/cm²时,银纳米线薄膜的透光率和导电性能最优;弯曲测试结果表明,银纳米线薄膜具有很好的柔韧性.