PZT铁电薄膜的射频磁控溅射制备及其性能

实验采用射频磁控溅射工艺,在较低的衬底温度(370℃)、纯Ar气氛中和在(111)Pt/Ti/S iO2/S i衬底上用陶瓷靶Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)制备具有完全钙钛矿结构的多晶PZT(52/48)铁电薄膜,沉积过程中基片架作15°摇摆以提高膜厚的均匀性,然后在大气环境中对沉积的PZT薄膜进行快速热退火处理。用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)和Auger电子能谱(AES)测量其组分,X射线衍射仪(XRD)分析PZT薄膜的相结构和结晶取向,RT66A标准铁电测试系统分析Pt/PZT/Pt/Ti/S iO2/S i电容器的电学特性。结果表明:PZT铁电薄膜具有较高的剩余极化(Pr=44.9μC/cm2)和低的漏电流(10-8A量级)。     

0.2BiFeO3-0.8Bi4Ti3O12固熔薄膜的电性质

用溶胶-凝胶方法在LaNiO3包覆的Si（111）衬底上制备了BiFeO3掺杂的Bi4Ti3O12薄膜,XRD研究表明薄膜呈完全随机取向,通过BiFeO3的掺杂使Bi4Ti3O12层状钙钛矿的C轴缩短.铁电性测试的结果表明,薄膜的剩余极化强度为2.0μC/cm^2,略小于用溶胶-凝胶方法制备的纯Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度.漏电流测试结果表明薄膜导电机构满足公式.     

Bi4Ti3O12铁电薄膜及其铁电存储器

从Y系列材料出发介绍了Bi4Ti3O12材料的基本性质,阐述了Sol-Gel法制备Bi4Ti3O12薄膜的过程及影响因素,介绍了以Bi4Ti3O12薄膜为核心的铁电存储器.     

还原反应法制备的Fe3O4薄膜的结构和磁性

本文采用还原反应法[1],在Ar H2气体氛围中,射频磁控溅射制备Fe3O4薄膜.薄膜沉积在室温的[100]热氧化硅基体上,对薄膜样品进行X射线衍射(XRD)和电阻率(ρ)测量,结果显示在H2:Ar=γ=2%,或3%时薄膜的成分完全是Fe3O4,并且具有沿[111]方向取向生长的特性.对薄膜(γ=3%)进一步研究,发现该薄膜的表面成分为Fe3O4;在120K附近发生Verwey转变,其导电机制以电子的变程跳跃(VRH)为主;饱和磁化强度为440emu/cm3;在5特斯拉的外场中有4.6%的室温磁电阻.     

CaCu3 Ti4O12外延薄膜的巨介电常数特性

采用脉冲激光沉积方法制备CaCu3Ti4O12薄膜,研究了其介电常数、交流电导与温度和频率的关系.实验结果表明,CaCu3Ti4O12外延薄膜的介电常数ε在(1kHz,300 K)时高达14700,是目前该体系最好的结果;在1kHz,100~300 K温区内,ε基本保持恒定,热稳定性好、介电损耗低.该特性表明,CaCu3Ti4O12薄膜材料有可能成为信息存储器件更新换代最现实的候选材料.提出薄膜大的内应力可能是其出现巨介电常数的原因,电导与温度及频率的关系是由电子、声子与外电场的共同作用决定的.     

溶胶-凝胶法制备掺钕钛酸铋铁电薄膜及其性能

采用溶胶-凝胶法在FTO/glass 衬底上制备了Bi4 Ti3O12和Bi3.35Nd0.65Ti3O12 (BNT) 薄膜, 研究了Nd 掺杂对Bi4Ti3O12薄膜的晶体结构、铁电性能和介电常数的影响. XRD 研究表明Nd 掺杂未对薄膜的结晶产生显著的影响.铁电性的测试表明,通过Nd 掺杂,使薄膜的介电性和铁电性得到了增强,剩余极化强度由57.2 μC/cm2 增加到68.4 μC/cm2.     

强磁场下蒸镀法制备Co_3O_4薄膜

为了研究强磁场对蒸镀法制备Co3O4薄膜结构影响,以提高该材料的取向性,改善Co3O4薄膜的磁学性能,该文以99.99%的Co为原料,分别在无磁场和强磁场条件下低真空热蒸镀Co3O4薄膜,采用扫描电子显微镜、X射线衍射和振动样品磁强计研究了以Si(111)为基底的Co3O4薄膜晶粒尺寸、取向和磁性能。结果表明:随着磁场强度增加至4T,晶粒尺寸由200 nm减至20 nm,晶体由杂乱取向排列转为平行于磁场方向取向生长,薄膜的矫顽力减小,矩磁比增大至0.81。结果表明:强磁场对蒸镀法制备Co3O4薄膜晶粒的大小和取向有显著影响,能显著提高材料的矩磁比。     

Bi4Ti3O12纳米片的低温合成与光致发光特性研究

以Bi(NO3)3.5H2O和Ti(OC4H9)4为原料,NaOH为矿化剂,聚乙二醇(PEG)为添加剂,采用水热法制备形貌规则的Bi4Ti3O12纳米片.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线荧光光谱(XRF)研究产物的物相、显微结构和组成,利用分子荧光光谱仪(PL)研究产物的光致发光特性.结果表明水热合成的Bi4Ti3O12纳米片为正交相层状钙钛矿结构,平均边缘尺寸大约200 nm,厚度10～20 nm,主要沿着平行于(111)面和垂直于(111)面的二维方向生长.室温下Bi4Ti3O12纳米片在470.4nm处具有蓝—绿发光,在399.3 nm和417.6 nm处具有紫光发射特性,初步认为是纳米片表面的氧空位和铋空位所引起的,同时在380 nm和516 nm处存在高能带边和低能带尾.     

纳米晶Li_4Ti_5O_(12)薄膜射频磁控溅射合成与表征

采用射频磁控溅射并结合超高真空热处理工艺在不锈钢基底上制备出了纳米晶Li4Ti5O12薄膜.利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)考察退火温度对薄膜结构、形貌的影响.并通过恒流充放电技术初步考察薄膜的电化学性能.研究结果表明,在550℃-750℃退火温度下制备了具有明显择优取向的纳米晶Li4Ti5O12薄膜.其中650℃退火Li4Ti5O12薄膜结晶最完善,具备一定的充放电性能,有明显的充放电平台,比容量达到60μAh cm-2μm-1,可进一步研究作为薄膜锂电池阳极材料.     

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.     

衬底材料对Bi4Ti3O12薄膜取向度的影响

以正丁醇钛和硝酸铋为原料,用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ技术分别在Ｐｔ／Ｔｉ／Ｓｉ、Ｓｉ、Ｙ－ＺｒＯＴｉＯ３（１００）和石英玻璃基片上生长出ｃ轴取向的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜,研究了衬底材料表面结构对Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜取得度的影响,晶格失配能和Ｂｉ４ＴｉＯ１２晶体的晶面能决定了薄膜的取向程度。     

PLD制备LiMn2O4薄膜及参数对薄膜微观结构的影响

用脉冲激光沉积（PLD）,分别在不锈钢和单晶硅（111）衬底上生长了LiMn2O4薄膜,并对所生长LiMn2O4薄膜的结构进行了研究。结果发现,生长在不锈钢衬底上的薄膜具有粗糙的表面和随机的结晶取向,生长在单晶硅衬底上的薄膜具有相对光滑的表面,并具有明显的（111）方向上的择优取向。还研究了脉冲频率和总脉冲数对薄膜生长的影响,结果显示,在相同的沉积条件下,对于不同衬底,LiMn2O4薄膜的生长率不同;脉冲频率对薄膜生长的影响明显,在相同总脉冲数情况下,脉冲频率大,薄膜生长率明显增大。     

沿a/b轴择优取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的回线动力学标度

测量了在Pt/Ti/SiO2/Si上生长的36%a/b轴择优取向Bi4Ti3O12铁电薄膜的电滞回线,并研究了薄膜的回线动力学标度。外加电场频率的变化范围0.4~10 kHz,电场幅值的变化范围653~1 045 kV.cm-1。在外电场频率一定时,该Bi4Ti3O12薄膜的回线面积随外电场幅值的增大而增大。当外电场幅值固定时,回线面积随外电场频率的上升先增加后减小。当f=1 kHz时,回线面积最大。由此可知,该Bi4Ti3O12薄膜中畴翻转的特征时间约1 ms。在外电场频率低于1 kHz时,回线面积A∝f-0.023 83E0;在1 kHz以上高频段有标度关系A∝f-0.053 88E0。     

采用修正的溶胶-凝胶技术制备PZT铁电薄膜

采用一种修正的溶胶-凝胶技术制备出Pb[Zr0.52Ti0.48]O3（PZT）铁电薄膜.对溶胶的整个制备过程进行了红外透射光谱分析,对制备的铁电薄膜结构和性能进行了表征.由XRD图可以看出,退火温度在600℃以上时,薄膜结构为纯的钙钛矿结构.由P-E曲线可以看出,经600℃退火处理的PZT薄膜具有良好的铁电性能.     

烘烤温度对LaNiO_3薄膜微结构与电学性能的影响

采用sol-gel技术在单晶Si(100)衬底上制备了LaNiO3导电薄膜.利用X射线粉末衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜和四探针电阻测量法研究了不同烘烤温度对LaNiO3薄膜的晶体结构、表面形貌和导电性能的影响.结果表明,LaNiO3薄膜均为赝立方钙钛矿结构,表面致密、均匀,衬底与薄膜间界面清晰.烘烤温度为210℃时,薄膜具有最好的<110>择优取向性.烘烤温度在210℃的薄膜具有最低的电阻率,达到10-4Ω.cm数量级,导电性能最好.     

BST薄膜的湿法化学刻蚀工艺优化及应用初探

采用sol-gel法在SiO2/Si衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3(BST)薄膜.利用湿法化学刻蚀技术对BST薄膜进行图形化.通过实验结果对比,选择HF/HNO3/H2O2/H2O(体积比为1∶20∶50∶20)的混合液作为最佳刻蚀液.扫描电镜(SEM)结果表明,刻蚀后BST薄膜表面干净,无残留物,图形轮廓清晰.原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)结果显示,刻蚀后BST薄膜表面粗糙度增大,结晶性退化.对刻蚀后的薄膜在600℃后退火处理,能要在一定程度上恢复其表面形貌和结晶性.应用优化工艺制备BST薄膜阵列,采用剥离法将Au,Ni/Cr和Pt/Ti电极进行微图形化.最后,成功地制备了Au/Ni/Cr/BST/Pt/Ti/SiO2/Si结构的8×8元的红外探测器阵列.     

PZT薄膜的结晶特性及红外特性

采用电子柬蒸发方法在n—Si（100）衬底上制备Pb（ZrxTi1-x）O3（简记为PZT）多晶薄膜．用X射线衍射分析了PZT薄膜的结晶择优取向与Zr／Ti成分比、生长温度、退火气氛和退火温度的关系．结果表明不同Zr／Ti比的薄膜在真空中退火都形成（110）择优取向;而在空气中退火后薄膜的择优方向与Zr／Ti成分比有关,Zr／Ti比值小时为（101）择优取向,Zr／Ti大时为（100）择优取向．红外吸收光谱的测量结果表明（100）和（110）择优取向的PZT薄膜在长红外波段（8～12um）存在较强的吸收峰,而（101）择优取向的PZT薄膜在这一波段没有明显的吸收峰．     

Structural and magnetic properties of ZnFe2O4 films deposited by low sputtering power

To validate the correctness of the Hartman-Perdok Theory (HPT), which indicates that the {111} planes have the lowest surface energy in spinel ferrites, the {111} plane orientated ZnFe₂O₄ thin films on Si(100), Si(111), and SiO₂(500 nm)/Si(111) substrates were obtained through a radio frequency (RF) magnetron sputtering method with a low sputtering power of 80 W. All of the experiments prove that the atom energy determined by sputtering power plays an important role in the orientated growth of the ZnFe₂O₄ thin films, and it matches well with HPT. The ZnFe₂O₄ thin films exhibit ferromagnetism with a magnetization of 84.25 kJ/mol at room temperature, which is different from the bulk counterpart (antiferromagnetic as usual). The ZnFe₂O₄ thin films can be used as high-quality oriented inducing buffer layers for other spinel (Ni, Mn)Zn ferrite thin films and may have high potential in magnetic thin films-based devices.