溶胶-凝胶技术制备(Pb,La)TiO_3薄膜的实验研究

本文研究了溶胶-凝胶技术中溶液浓度、PH值、匀胶转速和热处理条件对PLT薄膜性能的影响规律.用该技术在SrTiO_3和MgO单晶基片上制备了具有钙钛矿型结构的择优取向PLT薄膜.在硅单晶和石英玻璃基片上制备了钙钛矿型结构的PLT陶瓷薄膜.     

PbTiO_3铁电薄膜的制备及性能研究

本文讨论PbTiO_3铁电薄膜的溶胶-凝胶制备技术、机理及PbTiO_3薄膜的结构和电性能.研究结果表明,在MgO和SrTiO_3单晶基片上制备的PbTiO_3薄膜为钙钛矿型结构的高度取向薄膜;在Si单晶基片上制备的PbTiO_3薄膜为钙钛矿型结构的陶瓷薄膜.PbTiO_3薄膜具有良好的铁电性能和热释电性能,这些膜薄适合于制备铁电存储器和热释电红外探测器.     

退火工艺对PLT薄膜结晶性能的影响

用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了掺镧钛酸铅(PLT)铁电薄膜.研究了不同退火工艺对PLT薄膜结构的影响.发现在PbO气氛下退火能很好地抑制铅的挥发而得到具有钙钛矿结构的PLT薄膜.随着退火温度的逐渐升高,PLT薄膜的相经历了钙钛矿相-焦绿石相共存→纯钙钛矿相→钙钛矿相-焦绿石相共存的变化.探讨了焦绿石相的结构在铁电薄膜中的成因.发现随着退火温度的逐渐升高,PLT薄膜的晶粒逐渐增大,钙钛矿相质量百分比越高,轴比(c/a)也越大,PLT薄膜的铁电性越强.     

PZT-PMN-BF压电陶瓷及压电变压器的研究

采用共沉淀法制备了纳米Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)粉体,并经过适量的Fe3 ,Mn2 ,Bi3 ,Nb5 等离子掺杂后,制备了具有单一钙钛矿晶结构的PZT αPbMn1/3Nb2/3O3 βBiFeO3压电陶瓷粉体。通过低温烧结制备了压电陶瓷,并研制了一种Rosen压电陶瓷变压器。用扫描电镜对陶瓷微观结构进行了研究,并测量了压电变压器的电学性能。结果表明,用纳米粉体Pb(ZrxTi1-x)O3制备的四元系压电陶瓷结构致密,晶粒生长正常,晶粒尺寸约为4~6μm。基于此材料制作的Rosen型压电变压器在负载阻抗为20 MΩ,输入电压为5 V条件下升压比高达420倍以上。     

热处理温度对PST铁电薄膜微结构的影响

以Pb(OOCCH3)2·3H2O,Sc(OOCCH3)3·xH2O和Ta(OC2H5)5为原材料,用SolGel方法在Pt/Ti/SO2/Si(100)基片上成功地制备出厚度达1.5μm,无裂纹的PbSc0.5Ta0.5O3(PST)铁电薄膜.对(220)主晶向生长的PST薄膜分别在10～20min、650～800℃范围内进行热处理,结果表明:热处理温度在750℃时,PST薄膜转变为较为完整的ABO3型钙钛矿晶相结构,更高的温度将提高晶粒在(220)方向的取向度.实验发现,最佳热处理条件应为750℃×15min,该条件下制备的PST铁电薄膜呈蓝黑色,表面光亮.     

用于可调微波器件的介电Ba_xSr_(1-x)TiO_3薄膜研究

Ba_xSr_(1-x)TiO_3(BST)薄膜具备高的介电可调特性(介电常数在外加电场的作用下会发生改变)和低的介电损耗,这使得BST薄膜成为高速宽带可调微波器件(如相移器、可调带通和带阻滤波器、谐波发生器等)的首选材料,近年来受到世界各国多个研究小组的关注与研究.此研究工作报道采用成分梯度多层膜结构、受主掺杂和复合掺杂方法调控薄膜内部的应力以及电子结构,有效地优化BST薄膜的介电和电学等性能的最新进展.采用脉冲激光沉积(PLD)方法在MgO基片上制备高Sr组分的Ba0.02Sr0.98Ti O3薄膜.通过改善沉积生长的工艺条件,成功克服了MgO基片与薄膜之间大的晶格失配度(7%),在特定的温度和气压获得了外延生长BST薄膜.详细研究了(Ba0.8Sr0.2)(Ti1-xZrx)O3(BSTZ)薄膜的非线性介电特性,发现随着Zr含量的增加,薄膜介电调制率降低,薄膜的损耗和漏电流也显著减小.我们制备了具有不同成分梯度的BSTZ多层膜.介电特性研究表明,随成分梯度(gradients of composition)的增大,介电系数和介电可调性得到增强,铁电回线得到抑制;同时薄膜介电系数的温度稳定性有了显著改善....     

顺序离子束溅射沉积制备GdAlO3单一晶相薄膜技术

顺序沉积薄膜制备技术包括前驱薄膜制备和后期薄膜热处理技术，特别适合复杂组分的薄膜制备．采用IM100离子束材料芯片沉积仪在MgO(100)基片上顺序沉积Gd2O3和Al单层薄膜，经后续低温扩散和高温晶化两步热处理得到GdAlO3单一晶相薄膜．以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段，分析所得GdAlO3薄膜的晶体结构和微观形貌，考察热处理过程对GdAlO3薄膜生长过程及微观结构的影响．实验结果表明顺序沉积薄膜制备技术具有化学计量比控制精确的优点，两步热处理可以得到结晶状况良好的单相结晶薄膜．     

PLD法在透明石英单晶(100)上制备高取向KTN薄膜

Sol-Gel法制备KTN多晶粉末, 在富氧气氛下烧结富钾KTN陶瓷, 代替KTN单晶作为靶材, 用PLD技术在透明石英单晶(100)基片上制备高取向透明KTN薄膜.受石英单晶热应力限制, 沉积时基片温度为300˚C, 远低于在P-Si(100)制备时的基片温度560℃. XRD分析表明, 所制薄膜为非晶态, 通过提高脉冲激光能量密度结合后期退火的方法使非晶态薄膜转化为晶态, 最佳激光能量密度和退火温度分别为2.0J/cm²和600˚C. 探讨了PLD技术在低衬底温度下成膜的机理, 分析退火温度对薄膜钙钛矿相形成和晶粒取向的影响, 给出透明石英单晶(100)基片上制备高取向KTN薄膜的最佳工艺.     

磁控溅射法生长ZnO薄膜的结构和表面形貌特性

采用射频磁控溅射方法,在Si(111)和玻璃基片上制备ZnO薄膜.研究衬底温度和基片类型对薄膜结构、表面形貌的影响.结果显示,所有ZnO薄膜沿c轴择优生长,同种基片类型上生长的薄膜,随着衬底温度升高,(002)衍射峰强度和表面粗糙度增高;相同衬底温度下生长的ZnO薄膜,Si基片上制备的薄膜(002)衍射峰强度和表面粗糙度小于玻璃片上的.基片类型影响薄膜应力状态,玻璃片上制备的ZnO薄膜处于张应变状态,Si基片上的薄膜处于压应变状态;对于同种基片类型上生长的ZnO薄膜,衬底温度升高,应力减小.Si衬底上、300℃下沉积的薄膜颗粒尺寸分布呈正态.     

SnO_2薄膜的化学气相淀积 Ⅱ.SnO_2薄膜的结构和气敏性能

研究了用化学气相淀积方法制备的SnO_2薄膜的组成。晶体结构和气敏性能。发现薄膜为多晶结构,在薄膜生长过程中,(200)、(110)晶面择优生长;薄膜对H_2的气敏灵敏度随温度的升高而增加,并存在一合适的工作温度范围:100～250℃。     

不同基片生长γ'-Fe4N薄膜的结构及其磁学性能

采用直流磁控溅射方法, 保持氩气流量不变, 控制氮气的体积分数为10%,125%,15%, 分别用Si（100）单晶和SrTiO₃（100）单晶基片制备Fe N薄膜. 用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等方法对两种不同基片生长Fe N薄膜的结构及磁学性能进行表征. 结果表明: 在SrTiO₃（100）单晶基片上得到了单相γ′-Fe₄N薄膜, 与Si（100）基片上的样品相比, SrTiO₃（100）更有利于诱导γ′-Fe₄N薄膜的取向性生长; 当氮气的体积分数约为12.5%时, 制备单相γ′-Fe₄N薄膜的晶粒结晶度较好, 且饱和磁化强度较高, 矫顽力比Si（100）为基片获得的Fe N薄膜样品低, 软磁性能较好.     

La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3薄膜的外延性及其巨磁电阻效应

利用直流溅射法在(001)LaAIO_3基片上生长了外延的La_(I--x)Sr_xMnO_3(x=0.33)薄膜,薄膜为立方晶系的钙钛矿氧化物,晶格常数为a=39.2nm测量了薄膜在零场和外加场中的电阻率和磁阻随温度的变化。随着基片温度的升高。磁阻值在减少;电阻率峰位向高温区移动;溅射温度为650℃的样品磁阻效应最大,磁电阻效应约达30％。     

(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)03-xPbTi03陶瓷的结晶特性与介电性能研究

在钽钪酸铅中加入钛酸铅,形成具有复合钙钛矿结构的钽钪酸铅-钛酸铅固溶体(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-xPbTiO3(简称PSTT(x)),可有效提高钽钪酸铅材料体系的居里点、降低其制备温度,从而扩大PST体系的应用范围.用常规氧化物合成电子陶瓷方法制备了钽钪酸铅-钛酸铅弛豫铁电陶瓷,采用XRD,SEM等分析技术,研究了PSTT(x)陶瓷的结晶特性和微观形貌,测试了PSTT(x)陶瓷的介电性能.实验结果表明,利用常规氧化物合成电子陶瓷方法可以合成钙钛矿结构的PSTT(x)陶瓷,其钙钛矿相的含量可达到90%以上,最高达100%.SEM分析表明,PSTT(x)陶瓷的晶粒饱满、晶界清晰.PSTT(x)陶瓷的热滞温度随x的不同,大致在6～12℃之间变化;PSTT(x)陶瓷的居里常数C*为3.7～8.3×106 K2.     

钙钛矿La0.75 Na0.25 MnO3外延膜的制备及磁电特性研究

目的 研究单价碱金属Na替代对钙钛矿LaMnO3结构及磁电特性的影响.方法 通过射频磁控溅射在单晶LaAlO3(100)衬底上生长了膜厚为120 nm的La0.75Na0.25MnO3外延膜,用X射线衍射仪、原子力和超导量子干涉仪、直流四探针法对其进行了表征.结果 结果表明,薄膜为赝立方钙钛矿结构,具有良好的单晶外延结构和岛状生长模式.居里温度Tc=270 K,在居里温度附近,发生铁磁-顺磁转变.此材料呈现出一种典型的自旋玻璃特性,是由于应力造成的.在1 T磁场下,磁电阻极大值为40.3%.结论 La0.75Na0.25MnO3外延膜的制备为CMR薄膜的低场和室温条件下的广泛应用提供了潜在的价值.     

（1-x）Pb（Sc1／2Ta1／2）O3-xPbTiO3陶瓷的结晶特性与介电性能研究

在钽钪酸铅中加入钛酸铅,形成具有复合钙钛矿结构的钽钪酸铅 钛酸铅固溶体(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 xPbTiO3(简称PSTT(x)),可有效提高钽钪酸铅材料体系的居里点、降低其制备温度,从而扩大PST体系的应用范围.用常规氧化物合成电子陶瓷方法制备了钽钪酸铅 钛酸铅弛豫铁电陶瓷,采用XRD,SEM等分析技术,研究了PSTT(x)陶瓷的结晶特性和微观形貌,测试了PSTT(x)陶瓷的介电性能.实验结果表明,利用常规氧化物合成电子陶瓷方法可以合成钙钛矿结构的PSTT(x)陶瓷,其钙钛矿相的含量可达到90%以上,最高达100%.SEM分析表明,PSTT(x)陶瓷的晶粒饱满、晶界清晰.PSTT(x)陶瓷的热滞温度随x的不同,大致在6～12℃之间变化;PSTT(x)陶瓷的居里常数C 为3.7～8.3×106K2.     

(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷的压电与热释电性能研究

利用先驱体法(简称两步法)合成了(1-x)PST-xPZT(0.1≤x≤0.5)(简称为PSTZT)驰豫铁电陶瓷.用XRD对PSTZT弛豫铁电陶瓷的相结构进行了表征.结果表明用两步法制备的所有PSTZT样品中均无焦绿石相存在.其钙钛矿相成分随烧结温度升高而增加.PSTZT陶瓷的温度峰值介电常数可以达到约20000.PSTZT陶瓷在室温附近的热释电系数为(3-6)×10-8C/(cm2·K),讨论了PSTZT陶瓷的压电性能与掺杂PZT组分之间的关系.     

LiNbO3薄膜的Sol-gel法制备

在一定条件下，用Sol-gel法在Si(110)和玻璃基上制备了LiNbO3薄膜，并对薄膜进行了IR和XRD表征，结果表明，生成的LiNbO3为多晶。     

自组织纳米复合薄膜BiFeO3-CoFe2O4的微结构与相成分

采用先进电子显微术在原子尺度研究了(001)单晶SrTiO3衬底上生长的纳米复合薄膜0.65BiFeO3-0.35CoFe2O4的组织形态以及界面结构.BiFeO3 (BFO)和CoFe2O4(CFO)两相在外延生长过程中自发相分离,形成自组织的复合纳米结构.磁性尖晶石CFO呈方块状均匀分布于铁电钙钛矿BFO基体中,并沿[001]方向外延生长,形成垂直的柱状纳米结构.两相具有简单的立方-立方取向关系,即[001]BFO//[001]CFO和(100)BFo//(100)cFo,且界面为{110}晶面.薄膜表面起伏不平,形成CFO{111}小刻面而BFO则为平整的(001)表面.能谱分析结果表明各相成分均匀分布并无明显的元素互扩散发生.     

0.74Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.26PbTiO_3薄膜的光学性能研究

采用磁控溅射法,选用LaNiO3(LNO)作为缓冲层和电极层,在硅基片上成功地制备出了0.74Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.26PbTiO3(PMN-0.26PT)铁电薄膜.X射线衍射(XRD)分析表明薄膜具有沿(110)方向择优取向的钙钛矿结构.利用NKD光谱测试仪测试了薄膜的反射谱,并使用最小二乘法进行拟合分析得到其折射率和消光系数.在沉积温度为500℃时,薄膜具有更为均匀和致密的微观结构.在波长为633 nm时,该薄膜的折射率大小为2.41.薄膜的折射率和消光系数随着光子能量的增加而增加.薄膜的这些光学特性使其有望在低压电光转换器、光波导等器件中应用.     

MnBi合金生长及其磁学性能研究

利用外延技术外延生长了MnBi合金,研究了不同的生长温度和不同的衬底对外延膜的生长的影响。发现控制Mn、Bi源的温度对生长的外延薄膜的结构和性能有很大的影响,同时还发现外延在不同的衬底上对制备MnBi合金有较大影响。这表明外延薄膜与衬底之间的依赖性。同时还研究了MgO衬底上外延薄膜的磁学性能,其表现出了室温铁磁性。