强磁场下蒸镀法制备Co_3O_4薄膜

为了研究强磁场对蒸镀法制备Co3O4薄膜结构影响,以提高该材料的取向性,改善Co3O4薄膜的磁学性能,该文以99.99%的Co为原料,分别在无磁场和强磁场条件下低真空热蒸镀Co3O4薄膜,采用扫描电子显微镜、X射线衍射和振动样品磁强计研究了以Si(111)为基底的Co3O4薄膜晶粒尺寸、取向和磁性能。结果表明:随着磁场强度增加至4T,晶粒尺寸由200 nm减至20 nm,晶体由杂乱取向排列转为平行于磁场方向取向生长,薄膜的矫顽力减小,矩磁比增大至0.81。结果表明:强磁场对蒸镀法制备Co3O4薄膜晶粒的大小和取向有显著影响,能显著提高材料的矩磁比。     

真空蒸镀法制备巨磁阻抗材料

采用真空蒸镀法在玻璃基片上制备具有巨磁阻抗效应的单层FeS iB薄膜.通过改变驱动电流方向和外磁场方向,得到4种测量巨磁阻抗效应的方式.通过比较发现,只有当外加磁场和单轴磁各向异性方向垂直时才有比较明显的巨磁阻抗效应的出现,并比较了磁各向同性和磁各向异性FeS iB薄膜的巨磁阻抗效应.验证了用真空蒸镀法能够制备具有巨磁阻抗效应材料的可行性.     

磁共振强磁场中保持稳定悬浮及超顺磁性的微粒粒度研究

用超顺磁性氧化铁制备磁共振造影剂的多篇报道中,Fe3O4磁粒的尺寸大致在15～50nm之间.根据超顺磁性理论推导出显示超顺磁现象的临界尺寸理论值为25nm,在1.5 T磁共振磁场中的临界值为7.1 nm.分析了在强磁场中包覆有表面活性剂的Fe3O4磁粒的粒径在大干理论计算的临界尺寸时,仍有可能保持超顺磁状态.根据磁学理论,分析了磁共振造影剂稳定的机理;推导出在磁共振磁场中,Fe3O4磁粒在造影剂中稳定悬浮的极限尺寸为13.3 nm.指出造影剂中的Fe3O4磁粒既能稳定悬浮又具有超顺磁性的合适尺寸为10 nm左右.     

镓锌氧化物半导体薄膜的晶粒生长特性及其微结构研究

采用Zn O:Ga3O2高密度陶瓷靶作为溅射源材料,利用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了镓锌氧化物(Ga Zn O)半导体薄膜.基于X射线衍射仪的测试表征,研究了薄膜厚度对Ga Zn O样品晶粒生长特性和微结构性能的影响.研究结果表明:所制备的Ga Zn O样品为多晶薄膜,并且都具有六角纤锌矿型结构和(002)晶向的择优取向生长特性;其(002)取向程度、结晶性能和微结构参数等均与薄膜厚度密切相关.随着薄膜厚度的增大,Ga Zn O样品的(002)择优取向程度和晶粒尺寸表现为先增大后减小,而位错密度和晶格应变则表现为先减小后增大.当薄膜厚度为510 nm时,Ga Zn O样品具有最大的(002)晶向织构系数(2.959)、最大的晶粒尺寸(97.8 nm)、最小的位错密度(1.044×1014m-2)和最小的晶格应变(5.887×10-4).     

低温生长纳米ZnO薄膜的结构

采用气体放电活化反应蒸发技术(GDARE),以玻璃为衬底,在较低的温度下沉积纳米ZnO薄膜,用二次蒸镀法克服薄膜生长饱和问题、有效增加膜厚及改善薄膜质量。讨论了GDARE法低温下沉积纳米ZnO薄膜的生长过程及成膜机理。由原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射谱(XRD)分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究结果表明,二次蒸镀法沉积的双层纳米ZnO薄膜具有更好的结晶质量及长期稳定性,薄膜沿C轴高度取向生长,内应力较小,晶粒尺寸均匀,平均粒径约35nm,表面粗糙度降低。     

衬底温度对ZnCoCuO蒸镀膜结构和性能的影响

用X射线衍射方法分析了在Si(001)衬底上电子束蒸镀制备的Zn0.84Co0.15Cu0.01O薄膜的结构特征,测量了薄膜的磁性质,研究了衬底温度对薄膜晶体结构及磁性能的影响。实验发现,衬底温度在350～500℃的范围内,薄膜都具有室温铁磁性,而且在(002)晶面取向有极大值,饱和磁化强度和剩磁随衬底温度增加近于单调减小。     

强磁场退火对FePt薄膜结构与磁性能的影响

为减少FePt纳米薄膜退火过程中晶粒团聚长大,进行了在外加强磁场条件下的退火实验。对化学法制备的FePt纳米薄膜,经热处理后外加磁场,并使用X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、振动样品磁强计表征薄膜的结构、晶粒尺寸和磁性能。实验发现:外加7.96MA.m-1磁场450℃退火,样品即开始有序化相变;外加7.96MA.m-1磁场600℃退火,样品有序度要高于常规退火样品;外加1.59～6.37 MA.m-1磁场550℃退火,样品晶粒明显细化、矫顽力明显提高。因此,强磁场退火能降低FePt薄膜有序化相变温度,提高有序度、细化晶粒和提高矫顽力。     

热处理对Ta/Ni0.65Co0.35薄膜微结构和磁电阻性能的影响

选用磁致伸缩系数接近于零的软磁合金Ta/Ni0.65Co0.35作为磁敏感层,研究了热处理对Ta/Ni0.65Co0.35薄膜织构、磁学性能和磁电阻性能的影响.制备了Barber电极结构的磁电阻元件,对磁电阻元件的输出特性进行了测试.结果表明:真空退火可以有效降低薄膜内的应力和杂质缺陷,使晶粒尺寸增大,晶界对传导电子的散射减少,各向异性磁电阻(AMR)值提高;真空磁场退火有利于提高薄膜的单轴各向异性,使薄膜的AMR值和磁传感器元件的灵敏度增加.     

强磁场退火对FePt薄膜结构与磁性能的影响

为减少FePt纳米薄膜退火过程中晶粒团聚长大,进行了在外加强磁场条件下退火实验。对化学法制备的FePt纳米薄膜,经热处理后外加磁场,并使用X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、振动样品磁强计表征薄膜的结构、晶粒尺寸和磁性能。实验发现:外加7.96MA.m-1磁场450℃退火,样品即开始有序化相变;外加7.96MA.m-1磁场600℃退火,样品有序度要高于常规退火样品;外加1.59～6.37MA.m-1磁场550℃退火,样品晶粒明显细化、矫顽力明显提高。因此,强磁场退火能降低FePt薄膜有序化相变温度,提高有序度、细化晶粒和提高矫顽力。     

氧氩流量比对氧化铋纳米薄膜微结构及光电性能的影响研究

为了制备出不同光电性能的氧化铋薄膜,并明晰其性能机理,以便后续研究与氧化锌薄膜复合成压敏薄膜.采用磁控溅射法,改变溅射气氛中氧气和氩气的流量比,在玻璃衬底上制备出了三个氧化铋薄膜样品,并对其微观形貌、结构及光电性能进行了测试分析.结果表明:溅射气氛中的氧氩流量比对薄膜微结构及光电性能影响显著;不同氧氩流量比制备的Bi2 O3薄膜中均含BiO2和Bi杂相,且随着氧氩流量比由0:40增大至4:36,薄膜中Bi含量减少,BiO2增加;薄膜颜色由黑变黄;沉积速率由14 nm/min减少至12 nm/min;晶粒尺寸增大,表面趋向致密均匀,可见光区透过率由0.25％增加到56.73％;禁带宽度由0增加到3.17 eV;载流子浓度、导电性能急剧降低,调节溅射气氛中氧氩流量比可有效控制氧化铋薄膜的禁带宽度,载流子浓度等,从而获得不同光电性能的薄膜样品.     

Effect of La and Co-doping on microstructure and electrical properties of Bi FeO_3 thin films

Adding both La3＋and Co3＋was used to tune the microstructure and electrical properties of Bi Fe O3（BFO） thin films, and Bi1-xLaxFe0.90Co0.10O3 thin films were grown on the Sr Ru O3-buffered Pt-coated silicon substrates by a radio frequency sputtering. A polycrystalline structure with（110） orientation was shown in thin films, and their resistivity dramatically increases as the La3＋content increases. Their dielectric constant increases,and dielectric loss decreases with increasing La3＋content.In addition, their ferroelectric and fatigue properties were enhanced with rising La3＋content. The thin films with x = 0.03 have optimum electrical properties（e.g., remanent polarization 2Pr＊ 175.6 l C/cm2, coercive field2Ec＊ 699.5 k V/mm, dielectric constant er＊ 257 and tan d ＊ 0.038）, together with a good fatigue behavior. The impendence analysis of the films was conducted to identify the defects type during conductivity, and both hopping electrons and single-charged oxygen vacancies are mainly responsible for the conduction of grain and grain boundaries regardless of La3＋content. As a result, the doping with both La3＋and Co3＋benefits the improvement in the electrical properties of BFO thin films.     

PZT薄膜的结晶特性及红外特性

采用电子柬蒸发方法在n—Si（100）衬底上制备Pb（ZrxTi1-x）O3（简记为PZT）多晶薄膜．用X射线衍射分析了PZT薄膜的结晶择优取向与Zr／Ti成分比、生长温度、退火气氛和退火温度的关系．结果表明不同Zr／Ti比的薄膜在真空中退火都形成（110）择优取向;而在空气中退火后薄膜的择优方向与Zr／Ti成分比有关,Zr／Ti比值小时为（101）择优取向,Zr／Ti大时为（100）择优取向．红外吸收光谱的测量结果表明（100）和（110）择优取向的PZT薄膜在长红外波段（8～12um）存在较强的吸收峰,而（101）择优取向的PZT薄膜在这一波段没有明显的吸收峰．     

衬底材料对Bi4Ti3O12薄膜取向度的影响

以正丁醇钛和硝酸铋为原料,用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ技术分别在Ｐｔ／Ｔｉ／Ｓｉ、Ｓｉ、Ｙ－ＺｒＯＴｉＯ３（１００）和石英玻璃基片上生长出ｃ轴取向的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜,研究了衬底材料表面结构对Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜取得度的影响,晶格失配能和Ｂｉ４ＴｉＯ１２晶体的晶面能决定了薄膜的取向程度。     

Co掺杂ZnO薄膜的结构及光磁性能研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了Zn1-xCoxO(x=0,0.01,0.03,0.05,0.08,0.12)薄膜.利用显微镜和X射线衍射(XRD)研究了ZnO:Co薄膜的表面形貌和微结构.结果表明,所有ZnO薄膜样品都存在(002)择优取向,尤其是当掺杂浓度为12%时,薄膜c轴择优取向最为显著.振动样品磁强计(VSM)测量表明Zn1-xCoxO薄膜具有室温铁磁性.室温光致发光测量发现,所有样品的PL谱中都出现了较强的蓝光双峰发射和较弱的绿光发射,分析认为这主要是由于Co元素的掺入改变了薄膜的禁带宽度、锌填隙缺陷和氧位错缺陷浓度,其中长波长的蓝光峰和绿光峰都能够通过掺杂进行控制.基于上面的测量结果,探讨了不同波段光发射的机理与掺杂状态之间的关系.     

Co/Co3O4双层膜中的交换偏置

在磁控溅射系统中利用Co靶和Co3O4靶制备了Co/Co3O4双层膜.振动样品磁强计(VSM)结果显示在测量温度高于Co3O4的奈耳温度时,交换偏置场HE仍然存在,多功能光电子能谱(XPS)分析表明在靠近Co层一侧Co3O4层被还原成一薄层的CoO.当Co3O4层的厚度低于3.5 nm时,Co3O4完全被还原成CoO.     

WO3和V2O5薄膜电致变色器件特性研究

采用电子束和热蒸发分别制备了WO3和V2O5薄膜,研究了WO3薄膜的电化学、循环耐用性、电致变色特性,分析了V2O5薄膜的Li离子储存性能、Li离子的注入／退出可逆性以及离子注入对光学性能的影响,并讨论了WO3薄膜/Li离子电解质／V2O5薄膜构成的灵巧窗器件的电致变色特性．实验结果表明,这样构成的灵巧窗器件具有比较理想的光学调制性能．     

不同Co底层厚度对FeCo(001)取向的影响

用磁控溅射法在Si(100)基片上沉积不同厚度的Co底层,在Co层上先用溶胶-凝胶(sol-gel)法旋涂原始溶液,再经H2还原获得FeCo/SiO_2薄膜,并用X射线衍射仪测试样品的晶体结构,由振动样品磁强计(VSM)表征薄膜的磁性质.结果表明:随着Co底层厚度的增大,FeCo的晶面取向由(110)逐渐转变为(200);当Co底层厚度为10nm时,I(200)/I(110)值最大,即FeCo(200)择优取向最强,同时薄膜平行膜面的饱和磁化强度最大,矫顽力最小,即Co厚度增加有利于改善薄膜的软磁特性.     

扫描隧道显微镜对氧化铁薄膜的观察

采用在溅射过程中加水蒸气的方法制备四氧化三铁Fe_3O_4薄膜。由扫描隧道显微镜(STM)对薄膜的表面形貌进行了观察。形貌随溅射时水蒸气的加入量不同而明显变化。小范围扫描首次清晰地显示出尖晶石(111)面,即结晶的择优取向。     

热处理及厚度对Co90Fe10薄膜磁电阻的影响

利用电子束真空蒸发方法制备了不同厚度的Co90Fe10磁性薄膜,研究了热处理及厚度对薄膜磁电阻的影响。利用四探针法测量了薄膜的磁电阻,利用磁力显微镜观察了薄膜的磁畴结构。结果表明:热处理可以提高薄膜的磁电阻,尤其是厚度较小的样品,效果更加明显。对于厚度较大的薄膜,热处理可以改善磁织构,磁畴分布更加有序,出现了类巨磁电阻特征。     

真空蒸发法制备CdS薄膜及其性能研究

用真空蒸发法制备了CdS薄膜,用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计、四探针对薄膜的形貌、结构、光电性能进行分析测试.研究结果表明,不同基片温度下所制备的CdS薄膜主要为六方相,CdS薄膜在(002)晶面有高度的择优取向;不同基片温度下的薄膜对可见光的透光率都超过70%;薄膜的电阻率随基片温度的升高而增大;基片温度为50℃时薄膜的Eg为2.41 eV;在200℃退火处理改善了CdS薄膜的质量,结晶度提高,电阻率降低,晶粒尺寸增大;基片温度为50℃时薄膜在200℃退火后的电阻率为255Ω.cm.