磁控溅射参数对钛酸锶钡薄膜生长及介电性能的影响

在Pt/Ti/SiO2/Si(110)衬底上利用射频磁控溅射法制备了Ba1-xSrxTiO3(BST)薄膜.基于薄膜的形核理论,研究了成膜时间、衬底温度、溅射功率、溅射气压、氧氩比、退火热处理等参数对薄膜的表面形貌和介电性能的影响.结果表明:在其他溅射参数一定的条件下,薄膜的厚度随溅射时间成指数关系增长;在退火温度600℃下热处理20min薄膜完全晶化;调节衬底温度、溅射功率、溅射气压等参数有助于制备出表面致密、晶粒大小均匀、具有高介电常数和低损耗的BST薄膜.     

射频磁控溅射Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3薄膜表层结构研究

用射频磁控溅射在Pt/Ti/Si O2/Si基体上,沉积了Ba0.6Sr0.4Ti O3(BST)薄膜,随后对其进行常规晶化和快速晶化,用XPS,GXRD和AFM研究了薄膜表层的结构特征.XPS表明,常规晶化的BST薄膜表层约3nm～5nm厚度内含有非钙钛矿结构的BST,随着温度的升高该厚度增加;而快速晶化时,该厚度减薄至1nm内,随着温度的升高没有明显增厚.元素的化学态表明非钙钛矿结构的BST并非来自薄膜表面吸附的含碳污染物(如CO2等),而与吸附的其他元素(如吸附氧等)对表层的影响有关.GXRD和AFM表明,致密的表面结构能有效地阻止吸附元素在BST膜体中的扩散,从而减薄含非钙钛矿结构层的厚度.     

退火温度对La0.8Bi0.2MnO3(LBMO)薄膜结构及性质的影响

用射频磁控溅射方法在Si[100]衬底上沉积了La0.8Bi0.2MnO3多晶薄膜,再在不同温度下进行退火热处理.使用XRD衍射仪、原子力显微镜(AFM)分别对薄膜微结构进行了表征,结果显示薄膜随着退火温度的升高逐渐晶化,晶体结构属于钙钛矿菱形结构;薄膜的表面致密、晶粒大小均匀,850 ℃退火的薄膜晶粒尺寸约40 nm 左右.薄膜的X射线光电子能谱(XPS) 测量表明薄膜中Bi 的价态为Bi3+和Bi5+.经过退火的薄膜在室温300 K、液氮77 K下都存在巨磁电阻效应.850 ℃退火的薄膜,温度为300 K和77 K、磁场为1.5 T条件下,磁电阻分别达到22.50%和26.98%.     

TiNi形状记忆合金薄膜结晶粒子的长大行为

将采用直流磁控溅射方法制备的TiNi薄膜沉积在玻璃衬底上, 在退火温度为500 ℃时, 应用X射线衍射（XRD）和小角X射线散射（SAXS）研究室温溅射的TiNi合金薄膜结晶粒子的长大行为. 结果表明, 薄膜中的晶化粒子约在前13 min以成核的方式生成, 而在13 min后不断长大, R₃G与退火时间t的关系不完全满足Lifshitz’s动力学理论.      

(Ba0.7Sr0.3)TiO3铁电薄膜热敏电容器的研制

采用射频磁控溅射法制备了用于非致冷红外焦平面阵列的BST((Ba0 .7Sr0 .3)TiO3)铁电薄膜热敏电容器 .介绍了热敏电容器上下电极的选材和制备及铁电薄膜的制备工艺 .根据热敏电容器的电容 -温度曲线 ,分析了热敏电容器的工作原理 .实验结果表明BST铁电薄膜热敏电容器可以工作在室温附近 ,约 2 6℃处     

钛酸锶钡薄膜的制备及其铁电性能研究

本文采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3(BST)铁电薄膜,研究了在退火时间为450 s条件下,溶胶浓度、退火温度以及涂膜层数对薄膜的结晶结构和铁电性能的影响。利用X射线衍射分析仪(XRD)、铁电测试仪对BST薄膜的微观结构和电学性能进行了表征分析。结果表明:当溶胶浓度为0.4 mol/L,涂膜层数为4层,退火温度为650℃时,BST薄膜的矫顽场(EC)约为230 kV/cm,饱和极化值(PS)约为18μC/cm~2,剩余极化值(Pr)约为7.5μC/cm~2,表明薄膜具有良好的铁电性能。当电场强度为175 kV/cm时,BST薄膜达到饱和状态时而未被击穿,此时薄膜的电流密度J约为0.29μA/cm~2,表明所制备的薄膜质量较好。     

溶胶-凝胶法制备掺铋(Ba_(0.65)Sr_(0.35))TiO_3薄膜的结晶特性研究

采用改进的溶胶-凝胶(sol-gel)工艺制备了掺Bi(Ba0.65Sr0.35)Ti O3(简称BSTBi)薄膜.XRD研究结果表明,BST系列薄膜具有单一钙钛矿结构;AFM测试结果表明BST薄膜表面平整致密,无裂纹.表面均方根粗糙度约为3～6.5nm,晶粒大小分布均匀,直径约为50～75nm.随着热处理温度的提高,BST薄膜的晶粒变大,表面粗糙度变大.     

Nd掺杂BST薄膜的微结构与光学特性研究

用改进的溶胶-凝胶技术,在硅和石英衬底上制备了不同浓度的Nd掺杂Ba0.80Sr0.20TiO3薄膜,应用XRD和SEM表征了薄膜的晶化行为和微观形貌.测试发现700℃退火后,薄膜晶化情况良好,具有典型的多晶钙钛矿结构,表面致密,无裂纹和孔洞,晶粒生长均匀,随着Nd掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐减小.在200~1 000 nm的波长范围内测试了薄膜的透射谱,用"包络法"计算了薄膜的折射率,薄膜折射率与波长呈现典型的电子带间跃迁的色散关系,波长为400 nm时,1%Nd(按物质的量计算百分比)掺杂的BST薄膜的折射率为2.06,小于纯BST薄膜的折射率2.10,这是由于Nd掺杂引起薄膜内部应力变化造成薄膜折射率降低.由吸收谱和Tauc关系确定了Nd掺杂对薄膜的光学带隙的影响.     

基底材料对Sol-Gel法制备BST薄膜结晶的影响

以醋酸锶、醋酸钡和钛酸四丁酯为前驱体原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法,利用旋转涂覆工艺,在不同基底上制备组分为摩尔分数xBa= 0.65, xSr=0.35的(Ba0.65,Sr0.35)TiO3薄膜.用XRD和SEM分析薄膜的组成和表面形貌,研究基底材料对BST薄膜晶化行为及结构的影响.结果表明,经650℃热处理后,BST薄膜在硅基底上已基本形成ABO3型钙钛矿结构,晶粒发育较好,表面光滑致密;BST薄膜与硅基底的晶格匹配度比与玻璃和刚玉基底高;经刚玉粉处理过的硅基底和镀有ZnO薄膜的硅基底能够在一定程度上诱导薄膜生长.     

TiO_2光阳极有序微结构的纳米压印工艺

提出一种以常温紫外固化纳米压印技术实现定制化微结构TiO_2纳米晶岛薄膜制备的工艺,用于制备垂直于透明导电基底的TiO_2薄膜光阳极.混合TiO_2粉体、分散剂、乳化剂、酒精和光固化树脂等,制备可紫外光固化的TiO_2溶胶,并经步进压印形成宽度为3μm的具有离散纳米晶岛微结构的薄膜,经保压复型优化压印工艺后处理,保证了离散纳米晶岛微结构的高保真度.经600℃烧结去除薄膜中的掺杂物,退火至450℃后获得了定制化微特征的锐钛矿型TiO_2半导体薄膜.在N719染料敏化条件下,制备出了定制化微结构光阳极的染料敏化太阳能电池.AM1.5(0.1w/cm~2)光照条件下的测试实验结果表明,该电池的光电转化效率可达2.7%.此工艺有望应用于制备高稳定性固态或准固态电解质染料敏化太阳能电池.     

氧气气氛下退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响

利用溶胶凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si (001)衬底上制备了(～70 nm)的Ba0.6Sr0.4TiO3 (BST)薄膜,采用磁控溅射法构建了Pt/BST/Pt/TiO2/SiO2/Si (001)电容器,研究了在氧气气氛中不同退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响.结果发现,650℃退火样品具有良好的结...     

镁掺杂钛酸锶铅钡薄膜的介电调谐性能研究

采用Sol-Gel法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备出未掺杂和掺杂Mg的（Ba0.5Sr0.5）0.85Pb0.15-TiO3薄膜．采用XRD、SEM和Agilent 4294A精密阻抗分析仪研究了Mg掺杂量对薄膜的结晶性,表面形貌和介电性能的影响．结果表明：随着Mg掺杂量的增加,PBST薄膜的介电常数减小,介电损耗降低,介电调谐量先减少后增加．当Mg掺杂量为0．8mol％时,PBST薄膜具有最大的优值因子．     

退火温度对磁控溅射Ti02薄膜结构及性能的影响

采用对向靶磁控溅射法在FTO导电玻璃基底上制备了Ti02薄膜,分别在450℃、500℃和550℃条件下对Ti02薄膜进行退火处理;利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）测试手段分析了不同退火温度对TiO,薄膜晶体结构与表面形貌的影响以异丙醇（iso—propanol,IPA）为目标物,研究了所制备Ti02薄膜的光催化性能,并分析了该气相光催化反应机理．同时在氙灯照射下,测试了Ti02薄膜的光电流以分析其光电性能．结果表明：当退火温度由450℃升至550℃时,Ti02薄膜由纯锐钛矿结构转变为金红石与锐钛矿型混晶结构,其表面形貌则变化不大;Ti02薄膜光催化性能与光电性能均随退火温度的升高而提高,经550℃退火的Ti02薄膜可将IPA高效降解为丙酮和C02,其光电流可达0．7mA并保持稳定．     

钙钛矿La0.67Pb0.33MnO3薄膜的制备及表征

利用磁控溅射法在单晶LaAlO3(100)衬底上成功的外延生长了La0.67Pb0.33MnO3薄膜。用X射线衍射、原子力和超导量子干涉仪、振动样品磁强计对其进行了表征。结果表明,薄膜为赝立方钙钛矿结构,晶胞参数为a=3.861 nm,具有良好的单晶外延结构和光滑的表面。居里温度TC=345 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。在室温条件下,当H=0.8T时,磁电阻效应非常明显,此现象是由于固有磁电阻效应引起的,并不是低场磁电阻效应引起的。室温下,其矫顽力只有50奥斯特。     

磁控溅射法制备Half-Heusler化合物半导体TiCoSb薄膜

设计一种特别的TiCoSb复合靶材, 通过调节各元素在复合靶材上所占面积的大小, 可以方便地调节薄膜的成分. 采用这种靶材, 利用直流磁控溅射和快速退火成功制备单一物相的多晶TiCoSb薄膜; 采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)分析TiCoSb薄膜的结构和表面形貌; 利用Hall测试仪初步研究薄膜的电学性质. 结果表明, 所制备的TiCoSb薄膜对石英玻璃衬底具有良好的粘附力, 薄膜均匀致密. 经600 ºC, 5 min退火的TiCoSb薄膜的结晶质量较好, 薄膜的室温电导率为13.7 S/cm.     

掺杂钛酸铋钠对钛酸锶钡陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备钛酸铋钠掺杂的钛酸锶钡（Ba0.9Sr0.1TiO3）铁电陶瓷,研究钛酸铋钠的掺杂量对钛酸锶钡陶瓷的微观结构和介电性能的影响,并探讨相关机理．研究结果表明,在讨论的掺杂范围内,随着钛酸铋钠掺杂量的增加,钛酸锶钡的晶粒尺寸先增大,后减小．当掺杂量为0．5％（质量分数,下同）时,介电弥散发生,半导化现象出现．当钛酸铋钠掺杂量介于1．0%-1．5％之间时,钛酸锶钡陶瓷的介电常数均保持在5000,且居里温度向高温移动到120℃,10kHz频率的介电损耗低于0．05．     

TiO2纳米薄膜和TiO2／ZnFe2O4纳米复合薄膜的光学性能研究

用磁控溅射方法制备了ＴｉＯ２ 纳米薄膜和ＴｉＯ２／ＺｎＦｅ２Ｏ４ 纳米复合薄膜,研究了不同温度热处理和不同含量纳米铁酸锌对纳米ＴｉＯ２ 薄膜光学性能的影响。研究结果表明：用磁控溅射方法制备的纳米薄膜的厚度和晶粒尺寸均匀,并且随着热处理温度的升高而增大,掺杂纳米ＺｎＦｅ２ Ｏ４后ＴｉＯ２ 纳米薄膜的晶粒尺寸略有减小。ＸＲＤ 研究发现ＴｉＯ２／ＺｎＦｅ２Ｏ４ 纳米复合薄膜由非晶相向锐态矿相转变的温度高于纳米ＴｉＯ２ 薄膜。ＴｉＯ２ 纳米薄膜和ＴｉＯ２／ＺｎＦｅ２ Ｏ４ 纳米复合薄膜的光吸收边都随着晶粒尺寸的降低而发生蓝移,在相同热处理条件下,掺杂纳米ＺｎＦｅ２ Ｏ４ 后,纳米ＴｉＯ２薄膜的光吸收边发生了较大范围的红移,红移量随着掺杂量的增加而增大。通过热处理和掺杂纳米ＺｎＦｅ２Ｏ４ 可以实现对纳米ＴｉＯ２ 薄膜光吸收边大范围的调制。     

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．     

Hf掺杂(Ba0.5Sr0.5)TiO3电子结构及光学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法,首先对(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体进行几何优化,计算出相应晶体结构并与实验值对照,确定方法的可行性,运用相同的方法进一步研究Hf掺(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_(3 )晶格参数、电子结构及光学性质,重点对比分析了掺杂前后介电函数的变化情况.计算结果表明:所选取的方法计算结果与实验值符合较好,计算得到Hf掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体为四方相结构,与(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3相比对称性降低,介电常数呈下降趋势,介电峰呈展宽趋势.