氧化镍薄膜的制备及其磁性研究

采用电化学的方法制备了阳极氧化铝(PAA)薄膜,利用直流反应磁控溅射方法,以有序多孔PAA作为衬底,成功制备了有序多孔氧化镍(NiO)薄膜,并对其进行了结构和物性表征.磁性测试发现,有序多孔NiO薄膜具有明显的室温铁磁性,而且垂直于膜面方向的饱和磁化强度要远大于平行于膜面的方向.将薄膜在氩气环境中热退火处理,对有序多孔NiO薄膜退火处理前后的磁滞回线(M-H)测试分析发现,氩气环境中热退火处理后样品的室温铁磁性明显增大.在相同条件下,制备了致密NiO薄膜,通过与多孔NiO薄膜进行磁性比较,并结合光致发光(PL)光谱的分析结果发现,热退火处理后样品的室温铁磁性增大与材料的多孔结构以及氧空位有关.     

退火对Al掺杂ZnO薄膜结构和磁性的影向

采用直流磁控溅射法制备了Al掺杂ZnO薄膜,并在不同的氛围和温度下进行了退火处理.利用X射线衍射仪(XRD)和物理性能测量仪(PPMS)对薄膜的结构和磁性进行了表征.采用了一种改进的磁性修正方法对磁测量结果进行了修正.结果表明,不同的退火温度和氛围对薄膜的微结构和磁特性有着较大的影响,与真空退火处理的薄膜相比,空气退火处理的薄膜样品呈现了明显的铁磁性,磁矩约增加了一个数量级.室温铁磁性可能与Al和ZnO基体之间发生的电荷转移以及在不同退火氛围下Al在ZnO晶格中的地位变化有关.     

Co离子注入ITO薄膜的磁性研究

ITO薄膜是一类被广泛应用的透明导电氧化物薄膜材料,对其进行磁性离子掺杂,使其具有室温铁磁性而用于自旋电子学器件,具有重要的意义。以ITO薄膜为基体,用MEVVA源注入磁性Co离子,经快速热退火处理后,研究Co离子注入前后薄膜样品的磁性质。经GAXRD和XPS分析,没有发现Co纳米团簇及其氧化物等第二相生成。未注入Co离子的ITO薄膜具有室温铁磁性,其磁性起源于薄膜中少量的VO,Co离子注入后,薄膜样品的饱和磁化强度明显增强,一方面是由于Co-O-Co铁磁耦合对的生成,另一方面是磁性Co离子注入后,促进了样品中磁极化子间的交换相互作用。     

真空退火对ZnMnO：N物理特性影响的研究

利用金属有机源化学气相沉积（MOCVD）技术,在蓝宝石上外延了Mn-N共掺ZnO薄膜,同时,将得到的ZnMnO：N样品分别在700,900和1100°C的温度下进行真空退火处理.X射线衍射（XRD）显示真空退火使薄膜样品的晶格质量变差,但样品都具有良好的单轴取向.ZnMnO：N样品的拉曼光谱（Raman）和光致发光谱（PL）光学表征显示真空退火使得样品中氧空位（VO）增多.对NT,Mn共掺ZnO晶体的第一性原理模拟计算揭示了N,Mn共掺ZnO的态密度存在较强的p-d相互作用,产生磁矩.一旦引入氧空位（VO）后,费米能级上移,p-d相互作用消失,磁矩减小甚至消失.实验表征分析与模拟计算结果一致：对于N,Mn共掺ZnO薄膜样品,引入氧空位（VO）后,铁磁性减弱.因此,Mn3d电子与N2p局域束缚的电子形成的磁性束缚激子（BMP）决定了磁性相互作用的产生.     

Fe掺杂TiO2结构和磁性

在退火温度为773K、Fe掺杂量为n(Fe)/n(Fe+Ti)=1∶25的制备条件下,用溶胶-凝胶法在空气氛围中制备Fe掺杂TiO2稀磁半导体纳米粉末;用直流磁控溅射方法并在真空和空气氛围中结合原位退火工艺,在普通玻璃基片上制备Fe掺杂TiO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)对其结构进行表征,振动样品磁强计(VSM)对磁性进行表征.结果表明,溶胶-凝胶法制备的粉末材料的磁性为室温顺磁性;直流磁控溅射法制备的薄膜样品在空气和真空氛围中均为室温铁磁性,其中真空退火能够产生更强的铁磁性.这说明可能是薄膜和基底的相互作用产生和铁磁性至关重要的氧空位,而真空环境退火能够增加氧空位.     

采用溶胶-凝胶法制备ZnO∶Fe3+薄膜

采用溶胶-凝胶法,在Si(111)衬底上制备了ZnO∶Fe3+薄膜,研究了不同退火工艺对其微结构的影响.磁性测量表明,制备的3%以下掺铁样品在室温下具有铁磁性,随着Fe3+浓度的提高,饱和磁化强度增长.     

V掺杂ZnO薄膜的室温铁磁性

采用磁控溅射法在Si基底上制备了Zn1-xVxO系列薄膜样品,X射线衍射表明所有样品都具有纤锌矿结构,没有发现其他的衍射峰存在.研究发现,c轴晶格常数随着掺杂浓度的增加而增大.原子力显微镜测量表明样品中的颗粒分布均匀,没有发现团聚物.磁性测量表明,直接沉积的样品具有顺磁性,而经真空退火的所有样品都具有明显的室温铁磁性,且随着掺杂浓度的增加,样品的饱和磁化强度增加.     

采用溶胶—凝胶法制备ZnO:Fe~(3+)薄膜

采用溶胶—凝胶法,在S i(111)衬底上制备了ZnO:Fe3+薄膜,研究了不同退火工艺对其微结构的影响.磁性测量表明,制备的3%以下掺铁样品在室温下具有铁磁性,随着Fe3+浓度的提高,饱和磁化强度增长.     

A1掺杂ZnO薄膜的结构研究

采用直流反应磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了Al掺杂ZnO薄膜.系统研究了不同氩氧体积比、不同退火温度和氛围、不同Al掺杂浓度对薄膜结构的影响.结果显示,Al掺杂ZnO薄膜为多晶薄膜,呈六角纤锌矿结构,制备条件和后期处理以及掺杂浓度对薄膜的微结构有着很大的影响.在氩氧体积比6:1条件下制备的薄膜,经真空500℃退火后具...     

柔性PET衬底上ZnO薄膜的制备、电学性质及激光辐照效应

室温下采用中频反应磁控溅射技术在柔性PET(Polyethylene terephthalate)衬底上沉积了ZnO薄膜。研究了溅射功率和氩氧流量比对薄膜电学性质的影响,获得室温沉积柔性ZnO薄膜的优化工艺条件为溅射功率20 W和氩氧流量比1:1。采用不同能量密度的激光辐照,有效改善了柔性ZnO薄膜的晶体结构和电学性能。原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)测试结果显示,激光辐照可使薄膜表面ZnO颗粒产生团聚融合,并在(100)和(101)晶面上产生明显的取向生长,薄膜由非晶转为多晶结构。Hall性质的研究结果表明,激光辐照可有效提高ZnO薄膜的载流子浓度,降低电阻率,改善室温沉积柔性ZnO薄膜导电性能。     

Si_（83）Ge_（17）/Si压应变衬底上HfAlO_x栅介质薄膜微结构、界面反应和介电性能研究

本文研究了射频磁控溅射沉积在p-Si83Ge17/Si（100）压应变衬底上HfAlOx栅介质薄膜的微结构及其界面反应,表征了其各项电学性能,并与相同制备条件下沉积在p-Si（100）衬底上薄膜的电学性能进行了对比研究.高分辨透射电子显微镜观测与X射线光电子能谱深度剖析表明600°C高温退火处理后,HfAlOx薄膜仍保持非晶态,但HfOx纳米微粒从薄膜中分离析出,并与扩散进入膜内的Ge,Si原子发生界面反应生成了富含Ge原子的HfSiOx和HfSix的混合界面层.相比在相同制备条件下沉积在Si（100）衬底上的薄膜样品,Si83Ge17/Si（100）衬底上薄膜的电学性能大幅提高：薄膜累积态电容增加,有效介电常数增大（～17.1）,平带电压减小,？1V栅电压下漏电流密度J减小至1.96×10？5A/cm2,但电容-电压滞后回线有所增大.Si83Ge17应变层抑制了低介电常数SiO2界面层的形成,从而改善了薄膜大部分电学性能;但混合界面层中的缺陷导致薄膜界面捕获电荷有所增加.     

(B2-FeRh)-(L1_0-FePt)复合双层薄膜的热致反铁磁-铁磁转变

用磁控溅射法在加热的MgO(001)基片上生长FeRh-FePt双层取向薄膜,试图使两层都有序化并分析其反铁磁-铁磁转变性质.结果表明,覆盖于FePt层之上的FeRh层可以在不发生层间混合的前提下,于450°C依靠长时间热处理出现有序化,从而获得较为理想的(B2-FeRh)-(L10-FePt)双层复合薄膜.改变FeRh层的成分和控制FePt层的有序化程度能够裁剪其反铁磁-铁磁转变行为.在彻底有序化的FePt层上生长富Fe的FeRh层会导致热滞温度为负.而FePt层适当欠有序化则可以将反铁磁-铁磁转变温度由100°C提高到200°C,使其进一步远离室温.这有利于用来制作采用热辅助技术的垂直磁记录介质.从Pt扩散阈值的角度对反铁磁-铁磁转变举动变化的可能原因进行了讨论.     

溅射功率对氧化铝薄膜结构和光学性能的影响

采用射频反应磁控溅射法,在K9双面抛光玻璃基底上制备了一系列不同溅射功率的Al2O3薄膜,并对部分薄膜进行退火处理.利用X线衍射法对Al2O3薄膜退火前后的晶体结构进行分析,采用椭圆偏振光谱仪对薄膜的厚度、折射率和消光系数进行测试和拟合.实验结果表明:测射功率在100~300 W时,沉积的Al2O3薄膜退火前后均为非晶态;薄膜在可见光范围内具有良好的透光性能,透射率接近90%,为透明膜;薄膜的沉积速率随溅射功率的增大而增大;薄膜在可见光波段的折射率n随波长的增大而减小,平均值随溅射功率的增大呈现出先增大后减小的变化趋势;薄膜消光系数k的平均值亦随溅射功率的增大呈现先增大后减小的变化趋势.     

BaTiO_3/γ-Fe_2O_3颗粒膜的介电性质和磁电性质

本文利用高真空磁控——离子束复合溅射系统在单晶n型Si(100)面上生长了Ag/[BaTiO3/?-Fe2O3]/ZnO结构的复合薄膜,对比研究了BaTiO3/γ-Fe2O3颗粒膜在真空退火温度300°C,400°C和500°C下的介电性质、磁性质以及铁电特性.实验研究发现,随着退火温度的升高,样品的电容和介电常数逐渐变大,在500°C退火的样品,其电容为633.93 pF,介电常数为10.233.所有样品都具有良好的铁磁性和铁电性,其中在400°C退火的样品具有最大的饱合磁化强度103.3 emμ/cm3,而在500°C时具有最大的剩余电极化强度9.13?10?1μm/cm2.同时,在零磁场和1.0 T的磁场下,矫顽电场和剩余电极化强度都没有明显的变化.在200 K时,电滞回线却发生了明显的变化.     

应用射频磁控溅射方法制备声表面波器件用ZnO薄膜

采有RF平面磁控溅射技术在单昌Si(100)衬底上淀积了ZnO薄膜。对退火前后ZnO薄膜的结构特性、化学组份以及缺陷特性进行了详细的研究。结果表明：在纯氧中高温退火（600℃）是改善ZnO压电薄膜的结构特性、化学组份并减少缺陷的良好方法。     

不同氛围溅射HfO_2栅介质薄膜的电学性能和界面微结构

本文研究了不同沉积氛围(纯Ar,Ar+O2和Ar+N2)中射频磁控溅射制备HfO2薄膜的介电性能和界面微结构.实验结果表明在纯Ar氛围室温制备的HfO2薄膜具有较好的电学性能(有效介电常数ε-r～17.7;平带电压～0.36 V;1 V栅电压下的漏电流密度～4.15×10-3 A cm-2).高分辨透射电子显微镜观测和X射线光电子能谱深度剖析表明,在非晶HfO2薄膜和Si衬底之间生成了非化学配比的HfSixOy和HfSix混合界面层.该界面层的出现降低了薄膜的有效介电常数,而界面层中的电荷捕获陷阱则导致薄膜电容-电压曲线出现顺时针的回线.     

Si83Ge17／Si压应变衬底上HfO2栅介质薄膜的电学性能

本文用射频磁控溅射方法在p-si83Ge17／Si压应变衬底上沉积制备Hf02栅介质薄膜,研究其后退火处理前后的电学性能,并与相同条件沉积在无应变p-Si衬底上Hf02薄膜的电学性能进行对比研究．物性测试分析结果表明,沉积Hf02薄膜为单斜相（m-Hf02）多晶薄膜,薄膜介电常数的频率依赖性较小,1MHz时薄膜介电常数k约为23．8．在相同的优化制备条件下,沉积在si83Ge17／si衬底上的Hf02薄膜电学性能明显优于沉积在Si衬底上的薄膜样品：薄膜累积态电容增加;平带电压‰骤减至-0．06V;电容．电压滞后回线明显减小;-1V栅电压下漏电流密度,减小至2．51 x 10-5A·cm-2．实验对比结果表明Si83Ge17应变层能有效地抑制Hf02与si之间的界面反应,改善HfO2／Si界面性质,从而提高薄膜的电学性能．     

对向靶磁控溅射纳米氧化钒薄膜的热氧化处理

采用直流对向靶磁控溅射方法制备低价态纳米氧化钒薄膜,研究热氧化处理温度和时间对氧化钒薄膜的组分、结构和电阻温度特性的影响采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对氧化钒薄膜的组分、结晶结构和微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量．结果表明,经300～360℃热处理后,氧化钒薄膜的组分逐渐由V2O3和VO向VO2转变,薄膜由非晶态变为单斜金红石结构,具有金属半导体相变性能;增加热处理温度后,颗粒尺寸由20nm增大为100nm,薄膜表面变得致密,阻碍氧与低价态氧化钒的进一步反应,薄膜内VO2组分舍量的改变量不大;增加热处理时间后,薄膜内VO2组分的含量明显增加,相变幅度超过2个数量级.