LaNiO3溅射薄膜的光学和电学特性的研究

采用LaNiO3陶瓷靶和射频磁控溅射技术在350℃的K9玻璃衬底上制备出了具有较好（100）择优取向的LaNiO3薄膜。通过对不同厚度薄膜的光学、电学以及薄膜结构等物理特性的测试分析，发现薄膜厚度小于100nm时为非晶结构，厚度大于150nm后出现了具有（100）择优取向的LaNiO3相。非晶结构的LaNiO3具有较高的面电阻和高的光学透射率，而晶化的LaNiO3薄膜具有类似于金属的导电能力和光学特性。薄膜的生长动力学和导电分析结果认为薄膜生长的初期会形成一个非晶过渡层。     

溅射工艺对LaNiO3薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜.通过原位加热或后续热处理使薄膜晶化.借助X-ray衍射分析、电感耦合等离子体发射光谱、原子力显微镜等手段研究了溅射工艺对薄膜显微结构的影响.实验结果表明,溅射时是否加热对薄膜的结晶取向影响很大,而氧分压则影响La/Ni比.衬底不加热时,通过后续热处理得到多晶的随机取向薄膜,而当溅射时原位加热300℃,则得到有明显(100)择优取向的薄膜.     

两步法快速退火对PMN-PT薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法在LaNiO3（100）/SiO2/Si（100）衬底上制备了0.65Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.35PbTiO3（PMN-PT）铁电薄膜,采用两步法快速退火法对制备的PMN-0.35PT薄膜进行了不同工艺的后处理。实验结果表明,在LaNiO3上溅射的PMN-PT薄膜呈现高度的（100）取向。对PMN-PT薄膜测试表明,在合适的两步法快速退火处理时,可以获得表面平整颗粒饱满,且铁电性能很好的薄膜,其剩余极化强度（2Pr）可以达到24μC/cm2,平均粗糙度为7.4nm,在室温1kHz的测试频率下,εr和tanδ分别为545和0.062。     

基于LaNiO_3和Pt电极的Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3薄膜制备和电学性能研究

采用了溶胶-凝胶(sol-gel)法分别在LaNiO3/Si和Pt/Ti/SiO2/Si基底上制备Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明,在相同的工艺参数下PZT/LaNiO3薄膜表现出高度的(100)取向,而PZT/Pt薄膜则呈现(100)和(111)多晶混合取向。扫描电子显微镜(SEM)结果显示,PZT/LaNiO3薄膜表面晶粒尺寸更加均匀。经过铁电和介电性能测试,PZT/LaNiO3和PZT/Pt薄膜的剩余极化强度分别为24.4和15.3μC/cm2,矫顽场分别为130.90和243.23 kV/cm,介电常数分别为1 125和453。电场强度100 kV/cm时,漏电流分别为10-5和10-2数量级,同时铁电疲劳性能也明显改善。这些结果表明PZT/LaNiO3比PZT/Pt薄膜具有更好的电学性能,在铁电和介电器件方面具有良好的应用前景。     

取向对PLD法制备BiFeO3薄膜性能的影响

以快速等离子烧结法(SPS)制备的BiFeO3块体为靶材,用激光脉冲沉积(PLD)法在不同衬底上制备了BiFeO3(100)/LaNiO3(100)/Si(100)、BiFeO3(111)/LaNiO3(111)/SrTiO3(111)、BiFeO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si、BiFeO3(110)LaNiO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si不同择优取向的薄膜,并对薄膜进行了XRD和SEM分析。X射线衍射结果表明,BiFeO3薄膜外延沉积在导电层衬底上,并且它们具有相同的高度取向。SEM分析表明,薄膜上的晶粒是柱状形态,表面光滑致密且颗粒分布非常均匀,晶粒的边界和尺寸也能被清晰地观察到。通过铁电铁磁性能研究,BiFeO3(111)择优取向性能最佳。SrTiO3衬底上(111)取向的BiFeO3薄膜铁电剩余极化值达到了30.3μC/cm2,漏电流为1.0×10-3 A/cm2,饱和磁化强度为20.0kA/m。     

溅射工艺对LaNiO3薄膜结构和电性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜.通过后续热处理使薄膜晶化,并用四探针法测量了薄膜的表面电阻率.借助X射线衍射分析、电感耦合等离子体发射光谱、原子力显微镜等手段研究了溅射工艺及热处理温度对薄膜显微结构的影响.实验结果表明,在氧气氛保护下,于550℃处理1h,薄膜晶化.溅射氧分压在10%～25%之间,700℃热处理时可以得到表面光滑致密且电性能较好的薄膜.     

氧压对脉冲激光沉积LaNiO_3薄膜结构和电学性能的影响

通过改变氧分压,利用脉冲激光沉积方法在Si(100)衬底上制备了系列LaNiO3导电氧化物薄膜;经XRD测试研究发现,通过调控氧压,可获得具有高(100)取向薄膜,且氧压对薄膜结晶性有很大影响,在氧分压为7.5Pa时获得结晶性最好的薄膜。经XRF分析表明,La、Ni元素化学成分计量比随氧压增大而减小。经四探针法测试,薄膜电阻率最小为2.03×10-4Ω.cm,表现出了良好的金属导电性。经SEM和AFM分析表明,薄膜晶粒为柱状晶,排列均匀致密,薄膜表面均匀,粗糙度较小,表明LaNiO3薄膜可以用作一种良好的铁电薄膜底电极材料。     

新型氧敏薄膜材料

采用溶胶-凝胶工艺制备了用于汽车新型传感器的氧敏薄膜材料、包括过渡金属氧化物（MoOx、TiOx、CrOx）、钙钛矿型（SrTiO3/LaNiO3、LaNiO3、LaCrO3）和类钙钛矿型（La1-xMxNiO4）纳米粒子薄膜。结果表明,与传统氧传感器用的ZrO2、TiO2半导体材料相比,这三类材料的阻温系数小,敏感度高,响应速度快。     

PLD方法制备CaCu3Ti4O12薄膜结构研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)分别在LaAlO3(100)以及MgO(100)基片上,在不同的沉积温度下,制备具有体心立方类钙钛矿结构的CaCu3Ti4O12(CCTO)薄膜.在LAO基片上生长的CCTO薄膜,X射线衍射(XRD)分析表明沉积温度在680℃以上可以实现 (400)取向生长,740℃薄膜可以实现cubic-on-cubic的方式外延生长.原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)分析分别显示CCTO薄膜的表面平整,界面清晰.后位的反射高能电子衍射(RHEED)观察到CCTO薄膜的电子衍射图谱,为点状.在MgO基片上,由于薄膜与基片较大的晶格失配,通过生长具有(100)和(110)取向的LaNiO3(LNO)缓冲层,诱导后续生长的CCTO薄膜随着温度的提高,由(220)取向生长转变成(220),(400)取向生长.     

La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的制备及其电学性能

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）和SiO2衬底上溅射＜薄膜，测试了不同工艺制备的La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜样品的XRD谱和电导率。分析了薄膜表面微结构以及电学性能。结果表明：在YSZ衬底上生长的La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜随着热处理温度的升高取向增强，当薄膜经过750℃热处理后结晶度最好；各样品直流电导率在低温段的Arrhenius曲线近似为直线，表明材料的导电行为符合小极化子导电机制；交流电导率在低频段（＜100kHz）电导率主要是靠晶界导电贡献的，而在高频区（＞100kHz），样品对交流电响应更加明显，电导率主要是靠晶粒导电贡献的。     

沉积气压对电弧离子镀制备MgO薄膜的结构及性能的影响

采用阴极真空电弧离子沉积技术在玻璃及Si衬底上成功地制备了具有择优结晶取向的透明MgO薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及紫外-可见吸收光谱仪分别对MgO薄膜微观结构、表面形貌及可见光透过率进行了测试与分析。XRD结果表明,所制备的MgO薄膜具有NaCl型立方结构的（100）、（110）和（111）3种结晶取向,在沉积气压为0.7～3.0Pa的范围内,薄膜的择优结晶取向随沉积气压的升高先由（100）转变为（110）,最后变为（111）。SEM图表明随着沉积气压的升高,MgO薄膜的晶粒逐渐变小,薄膜结晶质量变差。在380～900nm范围内,沉积气压为0.7Pa下制备的MgO薄膜其可见光透过率高于90%,随着沉积气压的升高,薄膜的可见光透过率有所下降。     

(Pb0.90La0.10)Ti0.975O3/LaNiO3薄膜的射频磁控溅射制备和性能研究

采用射频磁控溅射技术,以LaNiO3(LNO)作为过渡层,在SiO2/Si(100)、Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上分别获得了(100)、(110)取向的(Pb0.90La0.10)Ti0.975O3(PLT)铁电薄膜.研究了LNO/Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)和LNO/SiO2/Si(100)基底对PLT薄膜微结构和铁电性能的影响.实验结果表明,与在LNO/Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底上沉积的(110)取向的PLT薄膜相比较,在LNO/SiO2/Si(100)基底上沉积的高度(100)取向的PLT薄膜具有更好的微结构和更高的剩余极化强度,其2Pr为40.4μC/cm2.     

LaNiO3缓冲层对Pb(Zr,Ti)O3铁电薄膜的影响

采用化学溶液法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了PbZr0．4Ti0.6O3／LaNiO3(PZT／LNO)多层薄膜。X射线衍射测量表明LNO缓冲层的引入使PZT薄膜(111)择优取向度减小,(100)取向增加。原子力显微镜测量表明引入LNO缓冲层使得PZT薄膜表面更加平整、致密。在LNO缓冲层上制备的PZT薄膜具有优良的铁电特性和介电特性：LNO缓冲层厚度为40nm时,500kV／cm的外加电．场下。剩余极化(Pr)为37．6μC／cm^2,矫顽电场(Ec)为65kV／cm;100kHz时,介电常数达到822,并且发现LNO缓冲层的厚度为40nm,PZT的铁电、介电特性改进最为显著。     

淬火对BiFeO3薄膜电效应的影响

采用溶胶．凝胶法和快速退火方法在LaNiO3/Si（100）衬底上制备了BiFeO3（BFO）薄膜。研究了淬火冷却与随炉冷却两种不同的冷却方式对BiFeO3薄膜的结构、形貌与电性能的影响。XRD研究表明淬火未对薄膜的结晶产生显著的影响。扫描电镜研究表明，淬火导致薄膜表面出现了裂纹，同时粗糙度增加。铁电性测试表明，淬火冷却的薄膜的铁电性得到了增强。通过对薄膜漏电流的观察发现，淬火的薄膜的漏电流相对自然冷却的薄膜减少。     

热处理对溶胶凝胶MoO3薄膜特性的影响

报道了以钼粉为原料,采用溶胶凝胶技术和旋转镀膜方法,制备MoO3纳米薄膜。采用TG-DSC分析、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、红外光谱仪等方法分析了薄膜的特性。研究结果表明MoO3薄膜具有纳米颗粒结构,热处理使得MoO3颗粒长大,且表面平整度降低;XRD分析显示,250℃热处理的MoO3粉末已结晶(为α-MoO3),且沿(Ok0)方向取向强烈;随热处理温度的升高,MoO3微结构发生了相应的变化,Mo——O（2）、Mo——O（3）键振动吸收增强,且峰位移动。这些变化归因于热处理导致的MoO3颗粒形状、团聚状态的变化以及应变键的产生。     

High resolution electron microscopy study of ferromagnet （La0.7 Ca0.3 MnO3 ）/superconductor （YBa2 Cu3 07 ） bi-layer

采用脉冲激光沉积法在LaAlO3（LAO）衬底上生长了YBa2Cu3O7/La0.7Ca0.3MnO3（YBCO/LC-MO）和La0.7Ca0.3MnO3/YBa2Cu3O7（LCMO/YBCO）两种外延薄膜,利用高分辨电子显微镜研究了其微观结构。在YBCO/LCMO/LAO薄膜中,LCMO以层-岛模式生长,并形成层状取向畴结构。YBCO层均由c轴取向晶粒组成,其中含有c/3平移畴界、额外CuO层及Y2O3第二相等缺陷结构。在LCMO/YBCO/LAO薄膜中,LAO衬底上初始生长的YBCO为c轴取向,至一定厚度（几个纳米）转为c与a轴混合生长。LCMO层在YBCO上外延生长并具有[100]m与[011]m混合取向畴结构。在LCMO/YBCO界面未观察到失配位错,因此二者界面属应变型界面。     

离子束溅射La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的XRD和XPS研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）和铝酸镧（LaAlO3）上溅射RE0.5Sr0．5CoO3-δ薄膜，测试了薄膜的XRD、XPS谱、分析了表面微结构及化学状态。实验表明。随着热处理温度的升高。La0．5Sr0．5CoO3-δ薄膜在YSZ和LaAlO3上生长时有取向增强的趋势，并且晶粒度增大，晶格氧减少。氧空位增加。氧输运性能提高。当热处理温度为750℃时薄膜结晶度最好，晶粒度最大，氧输运性能最好。     

射频磁控溅射法制备Al2(WO4)3薄膜和负热膨胀性能研究

采用WO3和Al2O3陶瓷靶材,以双靶交替射频磁控溅射法,在石英基片上沉积制备了Al2（WO4）3薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）,研究了退火温度对Al2（WO4）3薄膜的相组成和表面形貌的影响,采用表面粗糙轮廓仪和划痕仪测量薄膜厚度,探索了薄膜的制备工艺以及薄膜与基片的结合力,采用高温X射线衍射和晶胞参数指标化软件,初步研究了薄膜热膨胀特性。实验结果表明：磁控溅射沉积制备的这种薄膜为非晶态,表面平滑、致密,随着热处理温度的升高,薄膜开始结晶且膜层颗粒增大,在950℃热处理10min后得到Al2（WO4）3薄膜,薄膜与基片的结合力为13．6N,薄膜物质热膨胀特性呈各向异性。     

不同衬底上LaNiO3导电氧化物薄膜的制备和研究

通过MOD法和快速热处理过程,在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO2/Si衬底上制备了LaNiO3(LNO)导电氧化物薄膜.经XRD结构分析表明,所制备的LNO薄膜具有纯的钙钛矿结构,并且以(100)方向择优取向.经SEM和AFM分析表明,LNO薄膜具有表面均匀、无裂纹.经标准四探针法测试表明,LNO薄膜具有好的金属特性,其室温电阻率为7.6×10-4Ω·cm.铁电性能测试表明,LNO薄膜可以提高PZT铁电薄膜的剩余极化强度.     

溶胶-凝胶法中热处理对PMNT薄膜结构的影响

研究用溶胶－凝胶方法制备ＰＭＮＴ（铌镁酸铅）薄膜的工艺过程．通过ＸＲＤ和ＳＰＭ系统地分析了热处理条件（热解温度和退火条件）与ＰＭＮＴ薄膜的形态．结晶和取向的对应关系,已建立起制备高度取向 ＰＭＮＴ薄膜的工艺．并成功地在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳＩＯ_２／Ｓｉ衬底上制备成（１１１）取向的ＰＭＮＴ薄膜．