铁电多层膜中的退极化场

从最基本的电介质方程出发,给出了铁电双层膜、铁电三明治结构、铁电超晶格中退极化场的表示形式,并详细研究了退极化效应对反铁电耦合的铁电双层膜的极化以及电滞回线的影响.     

铁电超晶格相变性质的推迟格林函数方法研究

基于横场伊辛模型，用推迟格林函数方法研究了双层铁电超晶格的居里温度和自发极化.通过对横场伊辛模型的格林函数运动方程进行高级截断近似，给出了格林函数中本征频率的普遍表达式，并进一步地获得了铁电超晶格的本征频率.然后对铁电超晶格的居里温度、各层的自发极化以及平均自发极化进行了计算和分析.     

退极化场对铁电超晶格热力学性质的影响

应用平均场理论,在横场伊辛模型的框架内,研究了退极化场对铁电超晶格热力学性质的影响.计算结果表明:退极化场使铁电超晶格的自发极化曲线更加平坦,使介电峰合并,并抑制超晶格的界面效应.     

人工复合铁电多层膜的极化性质研究

建立了三层铁电复合薄膜的理论模型,采用Ginzburg-Landau-Devonshire(GLD)唯象理论,引入表示不同材料过渡层性质的局域分布函数,重点研究了具有不同相变温度的铁电材料复合而成的铁电薄膜的极化性质.通过改变不同铁电材料的复合方式及不同铁电材料之间过渡层的厚度,计算了铁电多层膜内部的极化强度分布.研究表明,不同相变温度的铁电材料间复合方式以及它们之间的过渡层的厚度对铁电薄膜的极化分布都有着重要的影响,并且存在临界过渡层厚度,其它复合铁电薄膜的极化分布曲线都在取两临界过渡层的曲线之间.     

人工复合铁电多层膜热释电性质的理论研究

建立3种具有不同相变温度的铁电材料垂直于极化方向复合而成的铁电薄膜的理论模型,在ginzburg-landau-devonshire (GLD)唯象理论的框架下展开研究,同时引入局域分布函数来描述不同材料间过渡层的性质,主要研究了复合铁电薄膜的热释电性质.通过改变3种不同铁电材料的复合方式,计算了铁电多层膜内部的极化强...     

PbZr0.3Ti0.7O3/PbTiO3超晶格的热释电性研究

基于朗道-金兹堡格-德文希尔(Landau-Ginzburg-Devonshire)热力学理论,我们研究了由PbZr0.3Ti0.7O3(PZT)与PbTiO3(PT)两种组份组成的超晶格的热释电性,并且考虑了两组份之间的失配应变的影响.我们探讨了界面耦合强度、组分厚度比例以及失配应变等对超晶格的极化强度和热释电性的影响.计算结果表明,这种铁电超晶格材料具有巨大的热释电系数.因此,我们可以通过调节界面耦合强度、组份比例等方法达到调控热释电性的目的,为实验和应用研究提供一个可靠而有效的方法.     

Mo/Si多层膜的制备及X射线衍射表征

采用磁控溅射方法制备Ｍｏ／Ｓｉ多层膜．通过小角Ｘ射线散射图证明该多层膜是原子水平的,界面清晰,与设计周期基本相同．通过Ｘ射线衍射方法检测了该多层膜的组成和结构,同时对Ｍｏ／Ｓｉ多层膜的位错密度等参数进行定量研究．结果表明,该超晶格的位错密度随周期厚度的减小而增大,晶粒尺寸随周期厚度的减小而减小     

不同热处理条件下的Ag/Ni超晶格薄膜层状结构的X射线衍射研究

用Ｘ射线衍射法,对经不同条件热处理后的Ａｇ／Ｎｉ超晶格薄膜的结构进行研究．结果表明,未经热处理的超晶格膜显示良好的人工双元素层调制周期性,且存在［１１１］晶向垂直于膜面的织构．升温时的应变弛豫使超晶格膜的晶格沿垂直于膜面方向发生轻微收缩,直至达平衡态．热处理形成新晶粒,其取向不再严格有序,减弱了薄膜的［１１１］织构．加热所激发的原子长程扩散导致一些元素层厚度减小并趋于消失,而另外的元素层厚度增大,从而使人工调制周期性逐渐被破坏;原始态超晶格膜元素层的厚度越大,则周期结构的热稳定性相应也越高,这部分归因于原子扩散长度与元素层厚度成正比关系     

铁电颗粒的尺寸效应

应用具有长程相互作用的横场伊辛模型模拟了铁电颗粒,考察了尺寸和长程相互作用对铁电颗粒的极化和相变的影响．我们得到的结论是：1．随着铁电颗粒尺寸的减小和长程相互作用的增强．铁电颗粒的相变温度降低,同时发现铁电颗粒存在一个临界尺寸,当铁电颗粒的尺寸小于临界尺寸时,铁电颗粒将不会有铁电相到顺电相的相变．且此临界尺寸随长程相互作用的增强而变大．2随着长程相互作用的增强,铁电颗粒的极化强度增大,在相同的条件下,晶格中心点的极化强度总是大于晶格边上的格点的极化强度．     

真空退火对Co/Ru多层膜磁阻性能的影响

采用超高真空电子束蒸镀的方法制备了Co/Ru金属多层膜,通过透射电镜、X射线衍射分析等结构分析仪器、磁性测试手段对薄膜的、微观与局域结构及磁性进行了研究.对Co/Ru多层膜样品进行真空退火处理,研究了退火后界面的变化及其对磁性和磁电阻性能的影响.退火增加了多层膜界面与表面的粗糙程度.Co/Ru界面处的互扩散和混合程度逐渐增大,多层膜的周期性有所降低.随着退火温度的升高,负磁阻逐渐减小,同时高场下开始出现正磁阻.     

TiO_2复合金属多层膜的近紫外光学性能及其界面稳定性

设计制备了透紫外隔热的Ti O2复合金属纳米多层膜,该膜系可以获得从近紫外到可见光波段高的透射率,同时实现了对红外的反射隔热效应.综合考虑贵金属Ag与Ti O2的界面湿润性与界面粗糙度对于光的散射效应,设计了可以提高多层膜热稳定性的超薄过渡层,研究表明在Ti O2与Ag膜之间加镀一层2～3nm的Ti层可以有效地提高多层膜的热稳定性.AES分析表明,在热处理过程中Ti层发生了不完全氧化而Ag膜则保持金属态不被氧化.AFM观测表明过渡层改善了Ag膜的表面质量缓解了热处理过程中的结块现象.     

几种金属多层薄膜的形变与断裂行为及其机制

本文系统地报道了近年来所开展的有关金属多层薄膜的强度、变形与断裂行为的研究进展.着重介绍了本研究所开展的几种典型金属多层薄膜（Cu/Au、Cu/Cr、Cu/Ta等）的力学行为及其尺寸与界面效应.研究发现,随着多层膜的单层厚度减小,多层膜的强度明显升高,最后达到饱和.理论分析表明,不同种类金属多层膜的强度升高能力与界面结构有关.根据晶格失配与位错理论,所提出的统一模型可以很好地描述具有不同界面结构金属多层薄膜的界面强化能力.压痕诱发的具有不同尺度和界面结构的金属多层膜的塑性变形行为明显不同.当多层膜的单层厚度减小到纳米尺度时,压痕诱发的塑性变形倾向于剪切带变形 同时还在亚微米尺度下观察到了直接穿过界面的局部剪切行为.研究还发现,在单向拉伸载荷的作用下,纳米尺度Cu/Ta多层膜的裂纹尖端发生位移量为几纳米到几十纳米的面外剪切变形,最终导致Cu/Ta多层膜发生剪切型断裂.提出了位错运动所需应力和层/层界面阻力之间的竞争机制,从而证明了当金属多层膜的单层厚度小于某一临界尺度时将发生剪切型断裂这一物理本质.     

透紫外隔热银基复合多层膜的结构设计和光学性能

综合分析材料的能带结构及内光电效应,利用金属膜诱导透射定理设计并制备了几种透紫外隔热纳米多层膜.该多层膜系具有较高的近紫外透过率和优异的红外反射性能,在紫外固化的应用峰值365 nm处透射率高达80%,而对于波长在1 600 nm的红外波段反射率超过了90%,可用于紫外固化中有害热量的防护,提高固化质量.采用传统的真空蒸镀工艺获得较好膜层质量,膜系采用非晶TiO2与金属Ag交替生成TiO2/Ag/TiO2三明治结构.对比分析了膜层结构对其光学性能的影响,并利用变角椭圆偏振仪(VASE)分析了多层膜的界面。结果表明,Ag/TiO2界面明晰,无过渡层和界面反应层.     

AlN／CrN纳米多层膜的制备及性能的研究

采用多弧离子镀技术制备A1N／CrN纳米多层膜,研究了多层膜调制周期对A1N生长结构的影响以及纳米多层膜的机械性能．结果表明：在小调制周期下A1N会以立方结构存在,并与CrN层形成同结构共格外延生长,使纳米多层膜产生较大的晶格畸变;A1N／CrN纳米多层膜硬度和弹性模量随着调制周期的减小呈现上升的趋势,当调制周期小于8nm时其增速明显增大,并在调制周期为3．8nm时达到最高硬度35．0GPa和最高弹性模量405GPaA1N／crN纳米多层膜的硬度和弹性模量在小调制周期时的升高与c-A1N的产生并和CrN形成的共格结构有关．     

硅基PZT薄膜的制备与工艺损伤

以 Pb Ti O3(PT)作为种子层 ,在 Si衬底上用改进的溶胶凝胶法制备了 PZT薄膜 ,并用 RIE法刻蚀形成 MFM(金属铁电层金属 )结构的电容 ,以用于铁电随机存取存储器 (Fe RAM)中。测得 PZT薄膜相对介电常数、矫顽场和剩余极化强度分别为 10 0 0 ,30 k V/ cm和 16 μC/ cm2 ,漏电流在 0 .1n A / cm2 量级 ,达到 Fe RAM的应用要求。铁电膜与CMOS电路集成时对铁电膜的铁电性可能造成的工艺损伤(如刻蚀损伤、氢损伤和应力损伤等 )的物理机制进行了初步研究和讨论 ,并提出了一些初步的解决途径     

VN/(Ti,Al)N纳米多层膜的共格生长与超硬效应

采用反应磁控溅射技术制备了一系列具有不同调制周期的VN/(Ti,Al) N纳米多层膜.利用高分辨透射电子显微镜、X-射线衍射仪和微力学探针表征了纳米多层膜的微结构和力学性能,从而研究其微结构与力学性能之间的关系.结果表明,小调制周期时,VN/(Ti,Al) N纳米多层膜沿薄膜生长方向呈现出具有面心立方(111)晶面择优取向的共格外延生长结构.由于存在晶格错配,在共格界面作用下,VN和(Ti,Al)N调制层分别受到拉、压应力,在多层膜中产生以调制周期为周期的交变应力场.这种应力场大大阻碍了薄膜中位错穿过界面的运动,从而导致薄膜产生硬度和弹性模量异常升高的超硬效应,并在调制周期为5.6 nm时,达到硬度和弹性模量的最高值38.4GPa和421 GPa.进一步增加调制周期,两调制层之间产生非共格界面,破坏了薄膜中的交变应力场,薄膜的硬度和弹性模量也随之降低.     

对超薄膜钛酸铅铁电体相结构和稳定性的研究

用推广的Landau Devonshire理论研究应力与尺寸效应对PbTiO3 铁电薄膜的相结构和稳定性的影响 .对PbTiO3 铁电薄膜的温度与应力相图、不同压应力作用下的膜厚与自发极化、膜厚与居里温度的关系图等进行计算 .结果表明 :对PbTiO3 铁电薄膜 ,在外推长度δ >0时 ,应力 (压应力或张应力 )作用总是使居里温度升高及有利于铁电相的稳定 ;在薄膜中施加大的压应力时 ,铁电相可存在于更薄的膜厚中 ,但当膜厚达到临界厚度后 ,薄膜始终处于顺电相 ,也即存在尺寸驱动相变 .     

PES基膜表面PSS/PDADMAC多层膜的构筑及其离子截留性能

在多孔PES基膜上制备了PSS/PDADMAC聚电解质多层膜,并研究其离子截留性能.使用ATR-IR研究聚电解质多层膜在PES基膜上的生长规律,并利用SEM研究聚电解质多层膜的表面形貌.研究表明,所制聚电解质多层膜性能稳定性较好,对不同的盐溶液均具有离子截留性能,但差异显著.如所制［PSS/PDADMAC］₅PSS膜对 1 000 mg/L的MgSO₄溶液的截留率为91%,对1 000 mg/L的NaCl溶液的截留率为13%,故可应用于水溶液中一、二价离子的分离.     

脉冲准分子激光制备多层铁电薄膜的铁电性能研究

为ＦＲＡＭ、ＦＦＥＴ、ＦＤＭ的实际应用和研究提出了多层结构铁电薄膜的设计思想．采用脉冲准分子激光淀积方法实际制备了两种不同电极的ＢＩＴ／ＰＬＺＴ／ＢＩＴ／ｐ－Ｓｉ多层铁电薄膜．用Ｓａｗｙｅｒ－Ｔｏｗｅｒ电路测试了这两种薄膜的铁电性能．结果表明，多层结构铁电薄膜具有良好的铁电性能，并且以氧化物为电极的铁电薄膜的铁电性能优于用金属为电极的铁电薄膜     

尺寸对铁电双层膜电滞回线的影响

基于平均场近似下的横场伊辛模型理论,研究了含有表面过渡层和两种界面耦合(铁电界面耦合和反铁电界面耦合)的铁电双层膜的电滞回线。研究结果表明,铁电界面耦合时,铁电双层膜电滞回线呈现一个中间回路,而反铁电界面耦合时,呈现三个回路。相互作用强的铁电层厚度对铁电双层膜的电滞回线影响较大。表面过渡层对铁电双层膜电滞回线起到不可忽略的作用。