在LaNiO3衬底上（Pb,La）TiO3铁电薄膜的制备和研究

首先通过金属有机化合物热分解(MOD)法在Si(100)基片上制备出LaNiO3(LNO)薄膜,再通过溶胶-凝胶(sol-gel)法,在LNO/Si(100)衬底上制备出(PbxLa1-x)TiO3(PLT)铁电薄膜。经XRD分析表明,LNO薄膜具有(100)择优取向的类钙钛矿结构,PLT/LNO/Si薄膜具有四方相钙钛矿结构,同时以(100)择优取向。最后对薄膜的介电性和铁电性进行了测试,发现薄膜介电常数适中,铁电性良好。     

磁控溅射法La0.5Ca0.5MnxTi1-xO3薄膜的制备与结构研究

利用射频磁控溅射法结合后期热处理，在Si（100）基板上以不同的工艺条件成功制备了La0.5Ca
0.5MnxTi1-xO3（LCMTO）复铁电性磁电子薄膜.通过X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、电子衍射
能谱（EDS）等手段对薄膜进行了相的形成、结构特性及薄膜组成等的测试.研究表明，薄膜在600℃以上
开始析晶，850℃以上结晶完成,形成正交晶系钙钛矿相.硅基板上的LCMTO薄膜在不同温度下析出晶相的晶
格常数不同，温度越高，晶相的晶格常数越大；薄膜厚度越大，晶格常数相对较小;在薄膜制备时提高氧
分压，形成氧空位浓度低的完整晶相， Si基板上LCMTO薄膜的晶格常数相对较小.     

衬底和热处理温度对ZnO薄膜的微观结构的影响

采用Sol-gel法,在普通载玻片和Si（100）上使用旋转涂覆技术制备了具有c轴择优取向生长的ZnO薄膜。利用XRD和SEM研究了衬底和热处理温度对ZnO薄膜的物相结构、表面形貌和（002）定向性的影响。结果表明,sol—gel旋涂法制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,玻璃衬底上生长的ZnO薄膜为多晶形态,Si（100）衬底表现出更优取向生长特性。随着热处理温度的升高,c轴择优取向程度逐渐增强,晶粒尺寸逐渐增大,ZnO的晶格参数先增加后减小。当温度在700℃时长出明显的柱状晶粒。     

溶胶—凝胶工艺参数对PLT10薄膜显微结构的影响

研究了溶胶－凝胶工艺中溶胶陈化时间，热处理工艺条件和衬底材料对ＰＬＴ１０（Ｐｂ０．９Ｌａ０．１Ｔｉ０．９７５Ｏ３的简称）薄膜显微结构的影响。结果表明，在（１００）Ｓｉ单晶基片上制备的ＰＬＴ１０薄膜为钙钛矿结构的多晶陶瓷膜；在（１００）ＳｒＴｉＯ３衬底上制备的ＰＬＴ１０薄膜为（００１）择优取向的具有钙钛矿结构的单晶膜，（００１）择优取向度高达０．９５。溶胶陈化时间愈长，薄膜择优取向度愈高。热处理温度越高，ＰＬＴ１０薄膜钙钛矿结构发展越充分，薄膜晶粒尺寸越大。     

组合法制备Pb（ZrxTi（1-x））O3组分梯度薄膜

在无蒸馏和无惰性气氛保护的条件下,快速制备了用于组合合成Pb(ZrxTi1-x)O3薄膜的前驱溶液PT和PZ。采用组合法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了一系列Pb(ZrxTi1-x)O3组分梯度薄膜。经XRD分析表明,薄膜具有钙钛矿结构,择优取向为(111)。SEM结果显示薄膜厚度在500nm左右。电滞回线的测试表明,下梯度薄膜PZT-654表现出良好的铁电性能,明显优于其它薄膜。PZT-654梯度薄膜的剩余极化强度Pr为38.4μC/cm2,矫顽场Ec为75.0kV/cm,有较大的极化偏移,Poffset为12.9μC/cm2,表现出梯度铁电薄膜的特性。     

溶胶凝胶生长(111)择优取向的MgO薄膜

用一种简单的方法制得MgO的前驱溶液并用溶胶凝胶法在Si（100）和Si（111）衬底上制备出（111）择优取向的MgO薄膜.使用X射线衍射曲线、摇摆曲线、原子力显微镜图来研究薄膜的微结构与基板取向、退火温度、薄膜厚度之间的关系.结果表明，在退火温度高于500℃时结晶，Si衬底的取向对MgO薄膜的取向没有显著影响.同时，退火温度的升高和薄膜厚度的增加都能使MgO（111）的择优取向性越来越好;Si的易氧化是导致镁醇盐经过高温分解结晶形成MgO（111）择优取向的主要原因.     

三明治结构薄膜的铁电性及蒙特卡罗算法模拟

用溶胶-凝胶方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了BaTiO3/BiFeO3/BaTiO3三明治结构薄膜。XRD测试结果表明薄膜由BaTiO3相和BiFeO3相构成。通过铁电性测量在薄膜中观察到了反铁电极化。对薄膜中存在的反铁电性进行了基于伊辛模型的蒙特卡罗模拟。模拟结果表明薄膜中的反铁电性来自不同铁电层之间的反铁电耦合。     

SrBi2Ta2O9/LaNiO3异质结薄膜的铁电、磁性能及漏电流研究

采用溶胶凝胶方法在Si（100）衬底上生长了SrBi2Ta2O9/LaNiO3（SBT/LNO）异质结薄膜,其中SrBi2Ta2O9薄膜呈高度（115）取向.测量了不同退火温度下异质结的电滞回线和漏电流密度,结果表明,700℃下退火的薄膜剩余极化值最高,漏电流最低,且表现出弱的室温铁磁行为.漏电流机理分析表明薄膜界面为欧姆接触.     

BaTiO3薄膜的Sol-Gel制备工艺及性能

利用溶胶－凝胶法（Sol-Gel)在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了BaTiO3薄膜，研究了不同退火条件下BaTiO3薄膜的晶相结构及表面形貌，测试了BaTiO3薄膜的电学性能。发现经900℃、120min退火处理的BaTiO3薄膜的介电－温度（εr-T)关系具有明显的弥散相变特性。     

铌镁酸铅-钛酸铅薄膜的钙钛矿结构及介电特性

为了提高铌镁酸铅-钛酸铅(Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3,PMN-PT)薄膜的铁电特性,采用单一醇盐溶胶-凝胶法制备了PMN-PT薄膜,分析了铌镁酸铅-钛酸铅薄膜的钙钛矿结构纯度及介电特性.结果表明:PMN-PT薄膜具有(100)择优取向,钙钛矿结构纯度达到97.7%,晶粒尺寸为95~105 nm;室温下,其相对介电常数达到1 135,介电损耗低于4%,弥散相变温度为85~120℃.     

异质结薄膜的铁电、磁性能及漏电流研究

采用溶胶凝胶方法在Si（100）衬底上生长了SrBi2Ta2O9/LaNiO3 (SBT/LNO)异质结薄膜,其中SrBi2Ta2O9薄膜呈高度（115）取向.测量了不同退火温度下异质结的电滞回线和漏电流密度,结果表明,700 ℃下退火的薄膜剩余极化值最高,漏电流最低,且表现出弱的室温铁磁行为.漏电流机理分析表明薄膜界面为欧姆接触.     

ZnO薄膜生长及声表面波性能研究

采用传统射频磁控溅射技术,通过引入Si O2缓冲层以及调节工作气压的方法,在Si衬底上制备具有高度(1120)择优取向的Zn O薄膜.采用X射线衍射技术和原子力显微镜分析Zn O薄膜的晶体特性和择优取向.研究发现,引入Si O2缓冲层能显著减小Zn O/Si O2/Si三层结构声表面波器件的温度延迟系数(temperature coefficient of delay,TCD),当Si O2缓冲层厚度为200 nm时,Zn O薄膜同时具有(0002)和(1120)择优取向,且TCD值仅为2×10-6℃-1左右,说明器件温度稳定性佳.当工作气压降低时,Zn O(1120)择优取向增强,相应的声表面波器件的机电耦合系数(K2)也增大.在大机电耦合系数和高温度稳定性的Zn O/Si O2/Si三层结构的基础上,有望制作出高性能的Love波声表面波生物传感器.     

不同衬底上La0.5 Sr0.5 CoO3薄膜生长及导电性质的研究

用脉冲激光沉积法(PLD)分别在Si(100),SiO2/Si(100),LaA lO3衬底上制备了La0.5Sr0.5CoO3薄膜.在LaA lO3衬底上实现了La0.5Sr0.5CoO3薄膜的近外延生长,薄膜的电阻率最低.这是由于LaA lO3的晶格常数与La0.5Sr0.5CoO3最为接近.在SiO2/Si(100)衬底上生长的La0.5Sr0.5CoO3薄膜的电阻较Si(100)衬底上薄膜小,XRD表明SiO2/Si(100)衬底更易于薄膜的择优生长.     

Al2O3掺杂对ZnO薄膜结构及光电性能的影响

以ZnAl2O4陶瓷靶为溅射源,采用射频磁控溅射法,利用优化的氧化锌薄膜制备工艺,在石英衬底上沉积了Al2O3掺杂ZnO（AZO）透明导电薄膜,并通过X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、薄膜测厚仪、霍尔效应仪对其进行了结构表征和光电性能测试,研究了靶材中Al2O3不同掺杂质量分数（1%~5%）对薄膜结构及光电性能的影响。结果表明：沉积所得AZO薄膜为六方形纤锌矿结构,沿（002）晶面择优取向生长;随着Al2O3掺杂比例的提高,薄膜禁带宽度先增大后减小,电阻率先减小后增大;当Al2O3掺杂质量分数为4%时,薄膜择优取向性最好,可见光透过率最高,电阻率最小,具有最优的结晶质量和光电性能。     

BiFeO_3薄膜的图案化制备及性能研究

采用短波紫外光照射仪（λ=184.9nm）作为光刻设备,在光掩膜的覆盖下,将沉积在（111）Si基板上的十八烷基三氯硅烷（OTS）自组装单分子层（SAMs）进行刻蚀形成图案,并结合溶胶-凝胶法在功能化的OTS-SAMs表面制备图案化BiFeO3薄膜,并对BiFeO3薄膜性能进行研究.结果表明,所得图案化BiFeO3薄膜为六方扭曲的钙钛矿结构,图案边缘轮廓清晰,宽度在200μm左右;在最大测试电场为385kV/cm下,所得电滞回线有较好的对称性和饱和性,剩余极化强度为0.17μC/cm2,饱和极化强度为3.8μC/cm2,矫顽场强为19kV/cm.在1kHz～1MHz的频率范围内,介电常数随频率增加逐渐减小,介电损耗较小.     

化学气相沉积法制备碳化铬薄膜的研究

以三（2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮）化铬为前驱体,采用化学气相沉积（CVD）法在氧化铝（Al₂O₃）陶瓷基板上制备碳化铬（Cr₃C₂）薄膜,其中沉积温度为723 K至923 K,沉积时间为1 200 s。研究了不同沉积温度对Cr₃C₂薄膜的相组成、择优取向、宏观表面、微观结构及电学性能的影响。结果表明,在723 K至923 K下制备得到具有高度（130）择优取向的Cr₃C₂薄膜。随着沉积温度的升高,Cr₃C₂薄膜表面先由光滑变粗糙,后逐渐变光滑;薄膜晶粒呈椭球型生长;薄膜的厚度先增加后减小,从而导致电阻先减小后增大。在798 K时制备得到厚度最大且电阻最小的（130）择优取向的最佳Cr₃C₂薄膜。同时,在实验条件下Cr₃C₂薄膜表面存在少量的碳和Cr₂O₃。     

(110)和(002)择优取向ZnO薄膜的制备及光学性能研究

运用射频溅射法在Si和LaNiO3/Si衬底上分别制备了高度(002)和(110)取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征,发现ZnO/LaNiO3/Si薄膜的(110)取向度高达96%,ZnO/Si薄膜为(002)择优取向,两种薄膜表面均致密平整,晶粒尺寸小于80nm.光致发光结果表明,ZnO/LaNiO3/Si薄膜的光致发光峰主要为带边发射的紫外光,而ZnO/Si薄膜的光致发光峰主要为过量氧导致的缺陷引起的缺陷发光峰.因此,采用LaNiO3薄膜作为ZnO在Si衬底上生长的过渡层,能够有效抑制缺陷发光,改善ZnO薄膜的发光性能.     

BiFeO3薄膜的溶胶-凝胶制备及其铁电和介电性质

采用Bi(NO3)3.5H2O和Fe(NO3)3.9H2O为原料,用溶胶-凝胶方法在Pt/Ti/SiO2/Si制备了BiFeO3薄膜。XRD研究表明在500℃以上退火薄膜能够获得良好的结晶。铁电性测试结果表明450℃和500℃退火的薄膜铁电性相对较弱。在430 kV/cm的测试电场下,剩余极化分别为0.255μC/cm2和0.36μC/cm2。而550℃和600℃退火的薄膜的铁电性相对较强,在相同的测试电场下剩余极化强度分别为2.27μC/cm2和2.97μC/cm2。介电性研究表明450—550℃退火的薄膜具有小的介电色散和介电损耗,而600℃退火的薄膜则具有大的介电色散和介电损耗。     

退火温度对BZT薄膜微结构的影响研究

采用Sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(BZT)薄膜.X射线衍射分析表明,该BZT薄膜为钙钛矿结构而无其他物相存在.光学显微镜分析结果表明,退火温度为900℃时,BZT薄膜表面光滑平整,无裂纹产生.     

PZT/Fe3O4复合薄膜的制备及磁性和铁电性研究

用溶胶-凝胶方法制备了Pb（Zr0.5Ti0.5）O3-Fe3O4复合薄膜。XRD研究表明，Pb（Zr0.5Ti0.5）O3呈完全（100）取向，而Fe3O4颗粒则呈完全随机取向。在室温下探测到了共存的磁性和铁电性。铁电性测试结果表明，在9V的测试电压下，薄膜的Pr值为1．5／μc／cm^2。而磁性测量的结果表明，在1．5 T的外磁场作用下，薄膜的剩余磁化强度和饱和磁化强度分别为0．67emu／cm^3和3．5emu／cm^3。通过铁电材料Pb（Zr0.5Ti0.5）O3与磁性纳米Fe3O4粒子的复合获得了室温共存的铁电性和磁性。