全氧化物异质结HoMnO3/Nb-SrTiO3的电子输运特性

通过脉冲激光沉积技术在掺杂1.0%Nb的SrTiO3单晶基底上制备了单一c轴取向的正交HoMnO3薄膜,测量了变温条件下全氧化物异质结HoMnO3/ Nb-SrTiO3的伏安曲线,结果显示出二极管的整流特征,并且正向电流可以用热电子发射模型解释.但是随着温度的降低,在HoMnO3/ Nb-SrTiO3异质结中出现反向偏压电流异常增加的现象.本文用异质结界面上的隧穿效应解释了这个结果.     

CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜退火升温速率对其光伏性能的影响

采用一种简便的两步连续沉积新工艺,成功制备出较纯相的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜,考查了退火过程中升温速率对钙钛矿薄膜成膜质量及其与TiO_2薄膜形成平面异质结光伏性能的影响.结果表明,恰当选择升温速率对钙钛矿薄膜的形貌、致密性以及晶粒尺寸等参数的优化至关重要;当调控升温速率为3℃·min~(-1)时,可获得表面平整、平均晶粒尺寸较大、结构致密的钙钛矿薄膜.该薄膜具有明显改善光吸收特性和载流子抽取效率,进而使其组成的FTO/TiO_2/CH_3NH_3PbI_3/P3HT/Au钙钛矿平面异质结太阳能电池的光电转换效率提高至5.95%.     

掺Mn拓扑绝缘体Bi_2Se_3薄膜的制备及其电磁特性研究

文章利用分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)法在蓝宝石衬底上制备拓扑绝缘体Bi_2Se_3和掺杂Mn的拓扑绝缘体Bi_2Se_3的异质结薄膜。利用反射高能电子衍射仪(reflection high-energy electron diffraction,RHEED)和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)对不同条件制备的样品晶相进行分析,获得最优的制备参数,主要包括衬底温度为390℃、Bi和Se的流量比为1∶10以及Mn流量对应的温度为590℃;利用综合物性测量系统(physical property measurement system,PPMS)测量了样品的温度电阻、磁电阻和霍尔电阻。测量结果表明,与纯Bi_2Se_3薄膜相比,Bi_2Se_3和掺杂Mn的Bi_2Se_3构成的异质结薄膜的电阻随温度的升高表现出金属性-绝缘性的转变和更强的磁阻特性,而且由于异质层间的近邻效应导致异质薄膜表现出p型导电特性。     

LaAlO_3/GaAs异质结界面的空穴导电行为分析

采用脉冲激光沉积方法在GaAs(001)单晶基片上生长LaAlO_3薄膜构成LaAlO_3/GaAs异质结,利用原子力显微镜和XRD对LaAlO_3/GaAs异质结进行表征,并通过PPMS对LaAlO_3/GaAs异质结进行面内电阻和霍尔电阻测试,研究其界面电输运性能。结果表明,LaAlO_3在GaAs表面生长均匀,LaAlO_3/GaAs异质结界面处存在空穴型的导电行为,且该空穴来源于界面处的悬空键效应。     

超薄BaTiO_3铁电薄膜隧穿机理研究

采用磁控溅射法制备超薄BaTiO3铁电薄膜,分析了电子隧穿过程,将电流-电压曲线作不同线性拟合,探讨单极性开关和双极性开关形成的物理机制。结果表明Pt/BaTiO3/Pt隧道结中存在SCLC机制、Schottky发射、P-F发射三种物理机制。     

高质透明ZnO/ 金刚石异质结的制备

介绍一种高质透明异质结的表征与制备方法. 该异质结首先在金刚石单晶表面制备出p型金刚石单晶薄膜, 然后在其上制备高取向ZnO薄膜, 构成n型区. 系统测试结果表明, 当p\|n结正向偏压达到2.5 V时, 电流密度为109 A/m2, 启动电压为0.72 V, 与期待值一致. 良好的整流特性以及在可见光范围内的透明特性在该元件中得以实现.      

La0.67Sr0.33MnO3/PbZr0.4Ti0.6O3/La0.67Sr0.33MnO3外延铁电电容器物理性能

采用脉冲激光沉积法制备La_0.67Sr_0.33MnO₃(LSMO)薄膜,溶胶-凝胶法制备PbZr_0.4Ti_0.6O₃(PZT)薄膜,在SrTiO₃(STO)基片上制备了LSMO/PZT/LSMO异质结电容器.X线衍射(XRD)研究表明LSMO和PZT薄膜在STO基片上实现了外延生长.LSMO/PZT/LSMO电容器具有良好的铁电性能,在5 V测试电压下,剩余极化强度为26.9 μC/cm²,矫顽电压为2.5 V,LSMO/PZT/LSMO电容器显示出了良好的抗疲劳性能.5 V电压下电容器的漏电流密度为7.4×10^-6 A/cm²,在0~2.9 V为欧姆导电机制,2.9~5 V满足空间电荷限制电流(SCLC)导电机制.     

溶胶-凝胶法制备BaTiO3薄膜

利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备BaTiO3薄膜,介绍了Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底及BaTiO3薄膜的制备工艺过程,对薄膜的表面形貌进行了观察分析,同时对其介电与频率关系进行了测试.结论显示,经900℃、120min退火处理的BaTiO3薄膜的结晶性能优良,并具有一定的电学性能.     

0.9Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-0.1PbTiO3/0.65Pb(Mg1/3Nb2/3) O3-0.35PbTiO3 多层薄膜的制备及铁电性研究

以LaNiO3做缓冲层,用射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上制备出0.9Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 -0.1PbTiO3/0.65Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.35PbTiO3铁电多层薄膜.采用两步法在峰值温度650℃和700℃对薄膜进行退火.通过电滞回线和漏电流曲线对薄膜的铁电性能进行了测量.研究发现,650 ℃退火的薄膜有较好的铁电性,其剩余极化2Pr=9.5 μc/cm2,矫顽场2Ec=42.2 kV/cm,100 kV/cm场强下漏电流密度为31μA/cm2.700 ℃退火的薄膜铁电性有所下降,2Pr=3.1 μc/cm2,但薄膜却具有很低的矫顽场,2Ec=22.6 kV/cm.分析认为,铁电性的退化与高温下薄膜中异质结间的相互作用及挥发性元素Pb和Mg的损失密切相关.     

La0.67 Sr0.33 MnO3/GaN异质结的光电效应研究

利用脉冲激光沉积技术制备了p-n型的La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结.在室温下测量了La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结的电流-电压特性曲线,结果表明该异质结具有较好的整流效应.对该异质结的光电效应进行了测量,发现该异质结还具有明显的光电效应:当用光功率为6mW、波长520nm的光照射该异质结时该异质结的光电压可达33μV.还发现异质结的光电压与入射光的功率及光子能量有依赖关系:入射光功率或光子能量越大,光电压越高.根据La0.67Sr0.33MnO3/GaN的能带结构对实验结果作了解释.结果表明La0.67Sr0.33MnO3/GaN异质结可用作光电器件.     

NiO-TiO_2纳米复合薄膜的阻变特性

利用溶胶凝胶法制备了不同n(Ni)/n(Ti)比的Ni O-TiO_2复合薄膜,电学测试表明薄膜具有可重复双极阻变特性,且开关比与Ni O薄膜相比有显著提升.400℃退火n(Ni)/n(Ti)为7∶1的样品阻变阈值电压低、开关比高且稳定性好,原因是Ni O-TiO_2薄膜可形成P-N结纳米结构.焦耳热分析表明薄膜荷电输运属于热激发,高阻态符合由氧空位缺陷俘获电荷所致空间电荷限制导电机制,低阻态为欧姆特性,阻变机理为电荷俘获及再释放.     

BaTiO_3与BaTiO_3／PP复合膜的电性能关系的研究

以聚丙烯（ＰＰ）为基材与高介电常数的ＢａＴｉＯ３复合而成的ＢａＴｉＯ３／ＰＰ复合膜是一种电性能优异的高频、交频电介质绝缘材料，它具有介质损耗小、介电常数不随频率而变化、防潮性能优良及价廉等优点．通过ＢａＴｉＯ３／ＰＰ复合膜的试制，研究了填料ＢａＴｉＯ３的表面处理，含量及介电常数等因素与ＢａＴｉＯ３／ＰＰ复合膜电性能间的关系．     

氧化钽/氧化铝薄膜的阻变特性和突触特性

通过微电子加工工艺,制备出具有ITO/TaO_x/AlO_x/Ti结构的双介质层阻变存储器.器件中引入的氧化铝介质层有效地减小了器件的运行电流,降低了高/低阻态间切换所需的功耗,并增大了高/低阻态电阻比值.研究表明,器件的高低态电阻与其切换电压均有良好的稳定性和均匀性,且器件表现出可靠的擦写性能与保持性能.进一步研究表明,器件高阻态导电受肖特基发射机制主导,低阻态导电受空间电荷限制机制主导.器件还具有连续可调的电阻渐变行为,利用反复电脉冲刺激下的器件电阻变化来表征突触的权值,可以模拟突触行为.     

纳米晶BaTiO3湿敏元件研制

用硬酯酸法制备纳米晶钛酸钡材料，并制成湿敏元件，可用于全湿范围，灵敏度较高．纳米晶的粒径尺寸影响湿敏元件的电阻．掺入某些杂质如Ｎａ２ＣＯ３可以改善元件的湿敏特性     

Research on effects of hydrostatic pressure on the dielectric property of Pb(Zn 1/3Nb2/3) O3-Ba Ti O3PbTiO3 relaxor ferroelectric ceramics

The dielectric properties of Pb(Zn1/3Nb2/3)O3BaTiO3-PbTiO3 relaxor ferroelectric ceramics near the rhombohedral and tetragonal phase boundary were investigated under hydrostatic pressure. It was found that hydrostatic pressure made their phase transition temperature Tc and the peak temperature Tm decreased, and the frequency dispersion and relaxor behavior enhanced. In these disorder systems of composite pervoskite structures, there appeared polar clusters or nanodomains. The unique physical characteristics, which made the relaxor behavior enhanced, is that the correlation length among these nanodo- mains decreases greatly with the pressure increasing.     

Enhanced resistive switching properties of HfAlOx/ZrO2- based RRAM devices

Resistive Random-Access Memory (RRAM) devices are recognized as potential candidates for next-generation memory devices, due to their smallest cell size, high write/erase speed, and endurance. Particularly, the resistive switching (RS) characteristics in oxide materials have offered new opportunities for developing CMOS-compatible high-density RRAM devices. In this study, the RS behavior of HfAlO_x/ZrO₂ thin films sandwiched structure between TiN bottom electrode and Au top electrodes were investigated. It was found that Au/HfAlO_x/ZrO₂/TiN stacks were superior in terms of RS performance when compare to Au/HfAlO_x/TiN memory stacks. The devices demonstrated a good resistance ratio of high resistance state and low resistance state ～10³ for Au/HfAlO_x/TiN and ～10⁵ for Au/HfAlO_x/ZrO₂/TiN stacks, respectively. Both stacks showed good retention characteristics (>10⁴ ?s) and endurance (>10³ cycles). The experimental current-voltage characteristics fitted with different conducting mechanisms, the linear lower bias region is dominated by ohmic conductivity, whereas the non-linear higher bias region was dominated by space-charge limited current conduction mechanism.     

HfO_x缓冲层对γ-Fe_2O_3纳米微粒膜电阻开关特性的影响

本文利用射频磁控溅射和滴涂法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了HfOx/γ-Fe2O3/HfOx三明治结构,研究了HfOx缓冲层对γ-Fe2O3纳米微粒薄膜电阻开关特性的影响.微结构观测分析结果显示:γ-Fe2O3纳米微粒平均粒径约为34.3 nm,HfOx缓冲层为氧配比不足的单斜相多晶薄膜.电学性能测试表明:插入HfOx缓冲层后,γ-Fe2O3纳米微粒薄膜的电阻开关特性明显改善:在-0.8 V读取电压下,高/低电阻态阻值平均比值约为18.7,该比值可稳定维持100个循环周期.指数定律拟合实验曲线结果表明:高阻态漏电流以缺陷主导的空间电荷限制隧穿电流为主;而低阻态则以欧姆接触电导为主.Ag上电极与HfOx缓冲层界面处氧离子的定向漂移使得薄膜中氧空位缺陷形成的导电细丝通道周期性地导通与截断,从而使得薄膜呈现电阻开关效应.     

Strong polarization enhancement in asymmetric three-component ferroelectric superlattices

Theoretical predictions--motivated by recent advances in epitaxial engineering--indicate a wealth of complex behaviour arising in superlattices of perovskite-type metal oxides. These include the enhancement of polarization by strain and the possibility of asymmetric properties in three-component superlattices. Here we fabricate superlattices consisting of barium titanate (BaTiO3), strontium titanate (SrTiO3) and calcium titanate (CaTiO3) with atomic-scale control by high-pressure pulsed laser deposition on conducting, atomically flat strontium ruthenate (SrRuO3) layers. The strain in BaTiO3 layers is fully maintained as long as the BaTiO3 thickness does not exceed the combined thicknesses of the CaTiO3 and SrTiO3 layers. By preserving full strain and combining heterointerfacial couplings, we find an overall 50% enhancement of the superlattice global polarization with respect to similarly grown pure BaTiO3, despite the fact that half the layers in the superlattice are nominally non-ferroelectric. We further show that even superlattices containing only single-unit-cell layers of BaTiO3 in a paraelectric matrix remain ferroelectric. Our data reveal that the specific interface structure and local asymmetries play an unexpected role in the polarization enhancement.     

全桥DC-DC变换器中SiC器件损耗分析

目前以碳化硅(SiC)MOSFET为代表的第三代宽禁带半导体有着高工作频率、低开关损耗、耐热性高等优点,可以有效的降低DC/DC变换器的整体损耗,提升电能转换效率。在以金属氧化物半导体场效晶体管（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)作为开关器件的全桥DC-DC变换器中,软开关技术的使用虽然会导致循环电流和较大的电流纹波,产生额外的损耗,但一般该损耗远低于开关损耗,可以有效降低变换器整体损耗。但对于SiC MOSFET全桥DC-DC变换器,碳化硅器件的开关损耗很低,可能会低于软开关技术的额外损耗,因此软开关技术在SiC MOSFET中的有效性面临挑战。本文采用英飞凌官方提供的型号为IMZA120R014M1H的SiC MOSFET的PLECS热仿真模型,对其在全桥DC-DC变换器中的软开关和硬开关损耗进行了全面的仿真实验和分析,以探究软开关技术在SiC MOSFET全桥DC-DC变换器中的有效性,同时提供一种变换器开关损耗和总体损耗研究的方法。实验结果表明,在100kHz的SiC MOSFET主流工作频率下,软开关开关损耗和总体损耗仍旧远低于硬开关,软开关技术在基于SiC器件的全桥DC-DC变换器中仍旧具有重要的作用和意义。     

纳米BaTiO3负载Ni基催化剂在CO2重整CH4制合成气反应中催化活性的研究

通过溶胶-凝胶法制备的纳米Ni/BaTiO3,并把浸渍Ni所得的Ni/BaTiO3催化剂用于CO2重整CH4制合成气的反应,研究表明,此两种催化剂对反应均具有高活性.通过研究焙烧温度、还原温度、反应温度和制备方法对催化反应活性的影响,发现焙烧温度、还原温度对反应活性影响不大,但用溶胶-凝胶法制备的Ni/BaTiO3催化剂催化活性比浸渍法制备的要高.