硅基三元系PMnN-PZT铁电薄膜制备与研究

利用磁控溅射方法在单晶Si基底上沉积三元系铁电薄膜6%PMnN-94%PZT(6%Pb(Mn1/3,Nb2/3)O3-94%Pb(Zr0.52,Ti0.48)O3),采用淬火方法对薄膜进行处理,以促进薄膜钙钛矿结构形成。同时,在相同条件下制备非掺杂PZT(52/48)薄膜以对比薄膜掺杂效果。运用X射线衍射(XRD)技术分析薄膜晶向及晶体结构,运用Sawyer Tower电路测试薄膜铁电性能,运用激光测振仪测试薄膜的压电系数。实验结果表明,所沉积薄膜为多晶钙钛矿结构铁电薄膜,薄膜铁电剩余极化Pr=23.7μC/cm2,饱和极化Ps=40μC/cm2,矫顽场电压2Ec=139kV/cm,横向压电系数e11=-13.2C/m2,薄膜的铁电及压电性能优良。     

O_2/Ar比例对直流脉冲磁控溅射制备TiO_2薄膜光催化性能的影响

利用直流脉冲磁控溅射方法在不同O2/Ar比例条件下制备具有不同结构、性能的TiO2薄膜,利用台阶仪、X射线衍射仪及紫外-可见分光光度计等仪器,对薄膜的结构、透光性能、光催化性能等进行表征。研究结果表明:TiO2薄膜的结构、光催化性能等强烈依赖于沉积过程中的O2/Ar比例。在低O2/Ar比例条件下制备的TiO2薄膜,薄膜处于O控制生长阶段,相应薄膜处于高速生长状态,薄膜经退火处理后形成锐钛矿(101)相择优取向结构,同时薄膜对甲基橙溶液降解率较低。随着O2/Ar比例的增加,薄膜生长速率逐渐降低,薄膜逐渐呈现多相混合生长,经退火处理后薄膜呈现锐钛矿(101)相与(004)相的混合相结构,相应薄膜对甲基橙溶液降解率增加,在O2/Ar比为6/14时,其对甲基橙溶液降解率达到最大值,为86.45%。继续增加O2/Ar比例,在高O2/Ar比例条件下,薄膜沉积速率较低,沉积离子有充足的驰豫时间释放自身能量以寻找低能位置,因此在薄膜沉积过程中主要形成能量最低的锐钛矿(101)相结构,经退火处理后薄膜呈现锐钛矿(101)相择优取向结构,在O2/Ar比为20/0时,薄膜对甲基橙溶液降解率下降至52.15%。     

Na2S2O3浓度对共电沉积制备Cu2ZnSnS4薄膜性能的影响

采用电化学沉积的方法在SnO2透明导电玻璃基底上沉积Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,在氮气保护下对其进行进一步硫化,研究了溶液中不同Na2S2O3浓度对沉积薄膜性质的影响。运用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计和拉曼光谱等手段分别对薄膜进行表征。实验结果表明:随着浓度的增加,薄膜的结构和光学特性逐渐变好。当Na2S2O3的浓度为0.11 mol/L时,制得理想的具有类黝锡矿结构的CZTS薄膜,光学带隙1.51 eV。     

退火对Y_2O_3薄膜结构和光学性能的影响

采用脉冲式静电辅助的气溶胶化学气相沉积方法成功的在Si(100)衬底上制备了Y2O3薄膜,研究了退火对Y2O3沉积薄膜的形貌、结构和光学性质的影响。X射线衍射分析结果表明沉积得到的Y2O3薄膜在退火前为非晶态结构,退火之后薄膜具有立方结构,并且具有(111)择优取向。SEM分析显示薄膜在退火后更加平滑、致密。椭偏仪的测试结果表明薄膜退火后的折射系数提高,消光系数减少。     

外延BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3薄膜的结构和性能研究

采用磁控溅射的方法在SrRuO3(SRO)/SrTiO3(001)衬底上外延生长BiFe0.95Mn0.05O3(BFMO)薄膜,研究沉积温度对BiFe0.95Mn0.05O3薄膜结构、铁电性能、漏电流及疲劳保持特性的影响。X射线衍射图谱显示在780℃生长的BiFe0.95Mn0.05O3薄膜结构良好、无杂相峰。在此温度下,SRO/BFMO/SRO异质结电容器剩余极化强度P r最高,为115μC/cm2,矫顽场Ec约为128 kV/cm,电容器漏电流密度随着生长温度的升高而增大。BiFe0.95Mn0.05O3薄膜电容器在经过1010次极化反转和104s的保持时间后表现出良好的抗疲劳特性和保持特性。     

电沉积-热解法制备Cr2O3薄膜及其抗高温氧化性能

Cr2O3薄膜具有保护性,采用电沉积-热解法制备还未见报道.采用电沉积-热解法在304不锈钢表面制备Cr2O3薄膜,并将其于900℃高温氧化100 h,研究了电沉积溶液[Cr(NO3)3酒精]浓度、沉积电压对Cr2O3薄膜抗高温氧化性能的影响,分析高温氧化样的组织结构.结果表明:电沉积-热解法制备的Cr2O3薄膜显著提高了304不锈钢的抗高温氧化性能;沉积电压为25 V,电沉积溶液浓度为0.10 mol/L条件下制备的Cr2O3薄膜抗高温氧化性能最佳.     

Al/Al2O3多层膜的表面和界面的分析研究

用热蒸发沉积和自然氧化及加热法制备纳米量级的Al/Al2 O3薄膜和多层膜。用X射线光电子谱仪 (XPS)和透射电镜 (TEM)对样品进行检测。XPS实验说明自然氧化的Al2 O3膜层厚在 2～ 5nm。Al/Al2 O3薄膜及多层膜的O与Al的原子浓度比为 1 4 3～ 1 85。Ar离子刻蚀的XPS实验结果 (刻蚀速率为 0 0 9nm/s)说明 :2个对层的Al/Al2 O3多层膜截面样品具有周期性结构。TEM观察到了 5个对层的Al/Al2 O3多层膜的层状态结构 ,其周期为 4nm。由此说明 ,热蒸发及自然氧化法是制备纳米量级的Al/Al2 O3多层膜的有效方法     

飞秒脉冲激光沉积Si基a轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及Ⅰ-Ⅴ特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统,在Si(111)衬底上制备了a轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜.X射线衍射(XRD)表明室温(20℃)下沉积的Bi4Ti3O12/Si(111)薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均直径为20nm.在500℃沉积的Bi4Ti3O12/Si(111)薄膜呈a轴择优取向.测量了薄膜的电滞回线和Ⅰ-Ⅴ特性曲线,并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性曲线和铁电性的关联性.a轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC/cm2,矫顽力Ec=48kV/cm.     

金属有机沉积法制备La_2CuMnO_6缓冲层薄膜及其结构表征

利用热重分析(TG)对化学溶液法前驱体混合物的热分解过程进行研究,确定了预分解温度;利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对金属有机沉积法(MOD)合成的La2CuMnO6薄膜的相组成和形貌结构进行了表征。结果表明,选择合适的前驱体La(CH3COO)3.1.5H2O、Cu(CH3COO)2.1.0H2O、Mn(CH3COO)2.4.0H2O,在1000℃、保温时间3h、SrTiO3(STO)(100)、Ar-4%H2气氛及总离子浓度1.0mol/L的工艺条件下制备的La2CuMnO6薄膜具有很好的c轴织构,薄膜表面较平整、均匀、无裂纹、无孔洞,分布均匀且排列致密,完全满足缓冲层对薄膜的要求。     

Al/Al2O3多层膜的表面和界面的分析研究

用热蒸发沉积和自然氧化及加热法制备纳米量级的Al/Al2O3薄膜和多层膜.用X射线光电子谱仪(XPS)和透射电镜(TEM)对样品进行检测.XPS实验说明自然氧化的Al2O3膜层厚在2～5 nm.Al/Al2O3薄膜及多层膜的O与Al的原子浓度比为1.43～1.85.Ar离子刻蚀的XPS实验结果(刻蚀速率为0.09 nm/s)说明2个对层的Al/Al2O3多层膜截面样品具有周期性结构.TEM观察到了5个对层的Al/Al2O3多层膜的层状态结构,其周期为4 nm.由此说明,热蒸发及自然氧化法是制备纳米量级的Al/Al2O3多层膜的有效方法.     

CuO/SiO2复合薄膜的微观结构和发光特性分析

采用射频磁控共溅射法在硅衬底上沉积Cu/SiO₂ 复合薄膜,然后在N₂保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,制备出低维CuO纳米结构,并对其微观结构和光致发光进行研究. 退火温度为1100℃时样品中主晶相为立方晶系的CuO（200）晶面,薄膜样品表面出现纳米线状结构,表面组分主要包括Cu、O元素,冷却氧化形成CuO/SiO₂复合薄膜. 该温度下退火后,光致发光谱中出现紫外光和紫光,这是由于复合薄膜中CuO的导带底到Cu空穴缺陷能级的跃迁导致的.     

ITO薄膜的制备以及性能的研究

在室温条件下通过直流磁控溅射法在普通玻璃基体上制备了光电性能优良的ITO薄膜。靶材为ITO陶瓷靶,其中In2O3与SnO2的质量比为9∶1。运用UV-2550紫外可见光光度计测量样品的透光率,采用SZT-2四探针测试仪测量样品表面的电阻率,用扫描电镜(SEM)对样品进行表征。研究了溅射压强、溅射功率等参数对薄膜光电性能的影响。研究表明,ITO薄膜的电阻率随着溅射功率的增大而减小,在溅射功率为110W时ITO薄膜的透光率有相对好的数值。溅射压强为1.0Pa时既能保持ITO薄膜低的电阻率又能保证高的透光率。     

铜及其氧化物薄膜对大肠杆菌的强抑制作用

采用直流磁控溅射,靶材为金属铜靶,调节氧气和氩气流量,制备了以石英玻璃为基底颗粒大小在20～50nm之间的Cu和Cu2O纳米薄膜,研究了大肠杆菌与纳米铜系氧化物薄膜的相互作用。通过紫外可见分光光度计,掠入射小角X射线衍射(GIXRD),SEM分别对样品的光学性能、晶体结构、形貌特征进行了研究,发现纳米Cu和Cu2O薄膜均对大肠杆菌具有强抑制作用。在光照下,Cu2O薄膜除了具有金属离子抗菌效应外,光催化抗菌效应表现强烈;Cu薄膜表面有部分被氧化为Cu2O,有助于协同抗菌。     

硅基正六边形氮化镓纳米颗粒薄膜的制备,结构和形貌特性

本文通过在ZnO/Si(111)衬底上,利用JCK-500A型射频磁控溅射系统溅射氧化镓靶得到氧化镓薄膜.然后将硅基Ga2O3置于管武石英炉中,在850℃的氨化温度下氨化15min后,成功制备出GaN薄膜,该薄膜由正六边形的晶粒组成.X射线衍射(XRD)表明GaN具有六方纤锌矿结构,晶格常数为a=0.318nm和c=0.518nm.X射线光电子能谱(XPS)的测试确定了样品中Ga-N键的形成,并且Ga和N的化学计量比为1:1.用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察发现,样品表面非常光滑和平整.透射电镜(TEM)表明薄膜由正六边形晶粒组成.选区电子衍射(SAED)进一步验证了GaN薄膜的六方纤锌矿结构.最后,简单地讨论了其生长机制.     

Epitaxial growth of titanium oxide thin films on MgO(100) single-crystal substrates by reactive deposition methods

We synthesized titanium oxide thin films on MgO(100) single-crystal substrates by two reactive deposition methods and compared the structures of the thin films formed by these methods. In one method (pulsed-molecular-beam deposition method), molecular oxygen is supplied to the substrates by using a pulsed-molecular-oxygen beam source and deposition of one unit layer of titanium and subsequent supply of molecular oxygen are repeatedly performed. In the other method (radical beam deposition method), atomic oxygen is irradiated to the substrates by using an atomic oxygen beam generated by the radical beam source and irradiation of the atomic oxygen and deposition of titanium are simultaneously performed. In the case of the pulsed-molecular-beam deposition method, the crystal structure was changed by increasing the number of oxygen pulses supplied from the beam source. We found that the crystal structure of titanium oxide depended on the composition ratio of O:Ti in the film. The maximum ratio of O:Ti attainable by this method was 1.85, and at this ratio, (100)-oriented pseudorutile was formed. In the case of the radical beam deposition method, (100)-oriented anatase was formed below the titanium deposition rate of 0.10 nm/s and pseudorutile (TiO_2−δ) was formed above 0.15 nm/s. The pseudorutile structure synthesized on this experiment was very stable in air. We concluded that the crystal structure of the pseudorutile is a new crystal structure of titanium oxide.     

氮化时间对扩镓硅基GaN晶体膜质量的影响

采用射频磁控溅射在扩镓硅基上溅射Ga2O3薄膜,然后氮化反应组装GaN晶体膜,并研究氮化时间对薄膜晶体质量的影响。测试结果表明：采用两步法生长得到六方纤锌矿结构的GaN多晶膜,扩镓硅层有效的抑制了硅衬底的氮化和弛豫了GaN与Si衬底的热失配。同时显示：在相同的氮化温度下,晶粒尺寸随氮化时间的增加而增大,薄膜的晶化程度相应的得到提高。     

Ce3+掺杂钛酸钡纳米管薄膜的制备与性能

以阳极氧化制备的TiO_2纳米管薄膜为模版,通过水热法制备了Ba_(1-x)Ce_xTiO_3(0≤x≤0.08)纳米管薄膜,研究了Ba_(1-x)Ce_xTiO_3的结构、表面形貌及其电性能。采用X射线衍射仪表征其晶体结构,采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察其表面及断口形貌,采用宽频介电阻抗谱仪测试其介电性能。结果表明,在较为温和的条件下用水热法成功制备出立方相结构的Ba_(1-x)Ce_xTiO_3纳米管薄膜,纳米管孔径在80~95nm之间;将制备的Ba_(1-x)Ce_xTiO_3经退火后生成多晶的Ba1-xCexTiO3纳米管薄膜,且样品的管外径尺寸在90~100nm之间,管壁的厚度为25~30nm,介电常数在1kHz下最高可达472,介电损耗为0.41。     

Optical and structural properties of sputter-deposited nanocrystalline Cu2O films: effect of sputtering gas

We report the effect of the atomic mass of the sputtering gas (He, Ne, Ar, Kr, and Xe) on the structure and optical properties of nanocrystalline cuprous oxide (Cu2O) thin films deposited by dc magnetron sputtering. The crystal structure and surface morphology were studied by X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM) respectively. We find that the atomic mass of the sputtering gas significantly affects the primary crystallite size as well as the surface morphology and texture. Optical reflectance and transmission measurements show that the nanocrystalline thin films are transparent over most of the visible region. The HOMO-LUMO gap obtained from optical absorption spectra show a size-dependent quantum shift with respect to the bulk band gap reported for Cu2O (2.1 eV).     

CLAM钢表面硬质薄膜的制备与性能研究

采用射频反应磁控溅射法在中国低活化马氏体(CLAM)不锈钢表面制备了单层Al2O3、SiC、W薄膜以及SiC/Al2O3、W/Al2O3双层膜.对所制备的薄膜进行了XRD结构分析、AFM表面形貌测试和显微硬度测试.结果表明:单层SiC薄膜表面出现了部分脱落,而SiC/AlO3双层膜表面完整光滑.W/Al2O3双层薄膜表面平整光滑,均方根粗糙度为4.28 Ha.W单层薄膜和W/Al2O3双层薄膜经氩气中800℃退火2 h后硬度最高,分别达到了34.4 GPa和31.3 GPa.