(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.     

采用真空镀膜制备的叠层结构有机场效应晶体管的研究

本文报道了一种叠层结构有机场效应管,它有别于一般的顶接触式和底接触式结构OFET.该器件采用真空镀膜制备,以SiO2作为绝缘层,酞菁铜CuPc作为沟道层.测量出其输出特性曲线,可看见较明显的场效应特性.对器件温度特性的研究表明,漏极电流随着温度的升高而增大.XRD分析表明,在Si/SiO2和Si/SiO2/Al两种衬底上蒸镀制备的CuPc薄膜呈多晶结构,且两种衬底上的CuPc薄膜晶粒尺度大致相等.     

背栅单层石墨烯场效应晶体管的构建及可靠性研究

采用低压化学气相沉积法(LPCVD)制备了高质量的单层石墨烯薄膜,通过湿法转移将所制备的单层石墨烯无损覆盖到两条平行粘贴在SiO2/Si衬底上的热释放胶带表面,胶带间距约500μm,进而对试样进行加热和切割,获得与SiO2/Si衬底紧密结合的石墨烯条带(约10 000μm×500μm),最后采用掩膜法在石墨烯条带上蒸镀金电极,构建成背栅石墨烯场效应晶体管。该方法简单易行,电学性能测试结果表明,石墨烯与金电极具有良好的欧姆接触,室温下,石墨烯的空穴迁移率约为735cm2/(V·s),且表现出了石墨烯所特有的双极性特征。背栅石墨烯场效应晶体管转移特性曲线表现出了滞回行为,且随着施加栅压的增大,滞回行为越来越显著,展示出高的性能可靠性。     

Bi4Ti3O12层状铁电薄膜的结构与性能研究

采用脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition,PLD),通过改变气氛氧压、衬底温度等工艺参数,在商业化的Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12(BIT)系列薄膜.利用X射线衍射(XRD)表征了薄膜的结构特征;并采用RT2000进行铁电性能参数的测量,以此研究了工艺参数对薄膜结构和铁电性能的影响规律.分析结果表明,调整工艺参数能有效改善BIT薄膜的a轴取向度:气氛氧压越大、衬底温度越高,则薄膜的a轴取向度越高,剩余极化值也就越大.通过上述试验结果得到,在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备BIT薄膜的优化条件为氧分压35Pa、衬底温度700℃.在此优化条件下制备的BIT薄膜为a轴择优取向,剩余极化值达到7μC/cm2.     

蓝宝石衬底上制备SiO2薄膜的研究

采用射频磁控反应溅射法,以高纯Si为靶材,高纯O2为反应气体,成功地在蓝宝石基片上制备出了二氧化硅(SiO2)薄膜,并对薄膜的沉积速率、成分、结构及红外光学性能进行了研究.结果表明,制备的SiO2薄膜与蓝宝石衬底结合牢固;和其它镀膜技术相比,射频磁控反应溅射法可以在较低的温度下制备出SiO2薄膜;制备出的SiO2薄膜在3～5μm波段对蓝宝石衬底有明显的增透效果.     

白宝石上生长SiO2薄膜的工艺

用射频磁控反应溅射法,以高纯Si为靶材,高纯O2为反应气体,在白宝石上制备SiO2薄膜。对影响薄膜生长的工艺参数进行了分析,测试了薄膜的成分,并研究了薄膜的红外光学性能。结果表明,制备的薄膜中Si和O形成SiO2化学键,计算出的O与Si的原子比接近2:1,采用射频磁控反应溅射法在白宝石上能够沉积出SiO2薄膜。制备出的SiO2薄膜对白宝石衬底有较好的增透作用。     

Si(111)衬底上多层石墨烯薄膜的外延生长

利用固源分子束外延(SSMBE)技术, 在Si(111)衬底上沉积碳原子外延生长石墨烯薄膜, 通过反射式高能电子衍射(RHEED)、红外吸收谱(FTIR)、拉曼光谱(RAMAN)和X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)等手段对不同衬底温度(400、600、700、800℃)生长的薄膜进行结构表征. RAMAN和NEXAFS结果表明: 在800℃下制备的薄膜具有石墨烯的特征, 而 400、600和700℃生长的样品为非晶或多晶碳薄膜. RHEED和FTIR结果表明, 沉积温度在600℃以下时C原子和衬底Si原子没有成键, 而衬底温度提升到700℃以上, 沉积的C原子会先和衬底Si原子反应形成SiC缓冲层, 且在800℃沉积时缓冲层质量较好. 因此在Si衬底上制备石墨烯薄膜需要较高的衬底温度和高质量的SiC缓冲层.     

立方MgxZn1-xO晶体薄膜的制备和性能

采用低温物理沉积技术在二氧化硅衬底(SiO2/Si(100))和石英玻璃上生长出了MgxZn1-xO(x＞0.5)晶体薄膜,并用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)图谱和紫外-可见光透射光谱对其进行了表征.结果表明,在SiO2/Si(100)和石英玻璃衬底上沉积的MgxZn1-xO(x＞0.5)晶体薄膜表面平整,均呈立方结构,且具有高度的(001)择优取向.立方MgxZn1-xO薄膜具有从紫外到近红外波段良好的透明性,折射率为1.7～1.8,随着波长的增大或Mg组分的增大而降低.     

基于乙烯的化学气相沉积法制备少层石墨烯

采用乙烯作为碳源,利用化学气相沉积法(CVD法),在1 000℃条件下在铜箔上制备了少层石墨烯;采用不引入PMMA和PDMS等杂质的直接转移方法将石墨烯薄膜转移到Si/SiO2基底上,对石墨烯薄膜进行了表征。实验研究表明,减小乙烯的进气量可以提高石墨烯的质量;减少反应时间可以降低无定形碳的含量;增加退火时间可以提高Cu表面结晶质量,更加有利于石墨烯的生长。通过优化各项参数,使用乙烯已经可以制备I2D/IG=0.88的少层石墨烯。     

Hf_(0.2)Zr_(0.8)O_2铁电薄膜的制备与电性能研究

采用脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition,PLD),通过改变气氛氧压、衬底温度等工艺参数,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Hf0.2Zr0.8O2(HZO)薄膜。利用X射线衍射(XRD)表征了薄膜的结构特征;并采用Radiant RT66A进行铁电性能参数的测量,以此研究了工艺参数对薄膜结构和铁电性能的影响规律。分析结果表明,HZO铁电极化的原因主要是来自于HfO2-ZrO2(111)正交相和ZrO2(002)四方相的影响。通过上述实验结果得到,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备Hf0.2Zr0.8O2薄膜的优化条件为氧分压18 Pa、衬底温度500℃。在优化条件下制备的Hf0.2Zr0.8O2薄膜,剩余极化(2Pr)达到4μC/cm2。