基于原子力显微技术的PZT薄膜铁电性能研究

针对现有测试技术不能直接获得纳米尺度铁电薄膜电滞回线的问题,提出了将原子力显微镜与铁电分析仪连用的方法,研究了锆钛酸铅(PZT)薄膜样品的电滞回线.结果表明,应用铁电分析仪与原子力显微镜联用的测试技术能表征铁电薄膜的电滞回线,在无顶电极测试条件下,测试得到的电滞回线很不对称,且剩余极化值较大.     

铁电薄膜电滞回线测量的快速数值补偿方法研究

测量铁电薄膜电滞回线必须补偿漏电阻和线性电容的影响.本文采用Sawyer-Tower改进电路,分析了在正弦激励电场下漏电阻和线性电容对自发极化的影响,指出二者分别关于饱和极化点奇对称和偶对称;利用正峰值饱和极化点及其前后相邻两点共3对激励电压和极化电压,推导出漏电阻和线性电容计算公式,进而可实现电滞回线快速数值补偿.本算法漏电阻和线性电容的计算时间仅为二分法用时的2%.     

Si基Bi4Ti3O12薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol—Gel)法直接在p—Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜，研究了Ag／Bi4Ti3O12／p—si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度，而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

基于极化反转函数的铁电电容器件模型

通过分析铁电薄膜微观结构及铁电畴在外电场作用下极化反转机理,将铁电畴等效为一群具有相互独立矫顽场的铁电偶极子.采用几何方法,解释了这些偶极子在不规则电压波形驱动下极化反转的规律.在此基础上,引入铁电电容的极化反转函数来表征铁电电容宏观极化强度随外电场变化的数学表达式.该函数的引入不仅简化了模型的计算量,还成功避免了同类模型中数值微分和数值积分所带来的误差,大大提高了模型精确性.     

铁电微阵列的AFM图像及电滞回线测定

铁电阵列在红外探测器、非挥发性存储器中具有重要应用。随着大面积、微格点铁电阵列制备技术的发展,评价亚微米、甚至纳米级微小格点的铁电特性对于铁电器件的设计和制造具有重要意义。本研究将铁电仪和扫描探针显微镜相连,在扫描探针显微镜的AFM模式下,采用带有导电涂层的探针,通过扫描获得铁电阵列的三维像。据此图像,可以把探针定位于特定的微小格点上,由铁电仪通过AFM探针提供电压,并经探针悬臂梁将测试信号反馈给铁电仪,在无顶电极的情况下就可以获得微小铁电格点的电滞回线。     

Si基Bi_4Ti_3O_(12)薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法直接在p-Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度,而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

睾酮对内皮细胞表达细胞因子的影响

针对现有测试技术不能直接获得纳米尺度铁电薄膜电滞回线的问题,提出了将原子力显微镜与铁电分析仪连用的方法,研究了锆钛酸铅(PZT)薄膜样品的电滞回线.结果表明,应用铁电分析仪与原子力显微镜联用的测试技术能表征铁电薄膜的电滞回线,在无顶电极测试条件下,测试得到的电滞回线很不对称,且剩余极化值较大.     

电极对PZT铁电薄膜性能的影响

用溶胶－凝胶法制备ＰＺＴ铁电薄膜。以Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ为底电极，Ａｕ为上电极，形成金属－铁电薄膜－金属结构的铁电电容器。研究电极对ＰＺＴ铁电薄膜结构和电性能的影响，实验发现，金属Ｔｉ的厚度会影响ＰＺＴ铁电薄膜的结构。界面层的存在使介电系数、自发极化、矫顽电压、漏电流都与薄膜的厚度有关。     

铁电薄膜与器件的电特性及辐射效应

本文详细讨论了铁电电容和器件的电极化特性的研究方法及其电极化特性的辐照效应。     

ZnO过渡层对BiFeO_3薄膜铁电性能的影响

采用溶胶–凝胶法,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上采用逐层退火工艺制备了BFO(BiFeO3)、ZnO/BFO和ZAO(掺铝氧化锌)/BFO薄膜,研究了ZnO、ZAO过渡层对BFO薄膜晶相以及铁电、漏电和介电性能的影响。结果表明:与BFO薄膜相比,ZnO/BFO薄膜的表面更加致密、平整,结晶性更好,双剩余极化强度(2Pr)有非常大的提高,漏电和介电性能也均有改善。ZAO/BFO薄膜的铁电性能比ZnO/BFO薄膜的铁电性能差,这与ZAO的导电性强于ZnO有关。     

无铅焊点的电阻应变温度迟滞回线特性

在焊点热可靠性研究过程中,发现无铅焊点在313.15～398.15K循环热载荷条件下电阻应变与温度存在滞后效应,以力学分析方法对该效应的迟滞回线进行了分析讨论。结果表明:塑性电阻应变是引起迟滞回线变化的主要原因;稳定期内一个循环的最大塑性电阻应变量是0.00158,电阻应变滞后于温度变化18.31s;高温迟滞回线变化较低温更明显,二者相差0.0036749,反映了高温下焊点内部损伤程度更快。随着循环次数的增多,迟滞回线从不稳定趋向稳定,最后趋向不闭合,且斜率降低。     

底电极对PYZT铁电薄膜电容器的影响

ＰＹＺＴ铁电薄膜电容器的制备采用ｓｏｌ－ｇｅｌ方法,将约５００ｎｍ厚的ＰＹＺＴ薄膜沉积在Ｐｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／ＳｉＯ２及Ｐｔ／ＲｕＯ２底电极上,基片为Ｓｉ（１１１）。详细分析研究了ＰＹＺＴ薄膜在不同底电极,不同快速热处理温度下的晶相结构及ＰＹＺＴ铁电薄膜电容器的小信号特性。研究发现,沉积在Ｐｔ／ＲｕＯ２底电极上的ＰＹＺＴ薄膜经８００℃快速热处理具有较接近理想外延ＰＹＺＴ薄膜结构,而且εｒ随着快速热处理温度升高而减小,在８００℃快速热处理条件下其εｒ约为１５０。     

非制冷红外焦平面阵列BST铁电薄膜的制备及性能研究

采用改进的溶胶-凝胶方法,在Pt／Ti／SiO2／Si基片上成功地制备出不同组分,具有钙钛矿型结构的BST铁电薄膜。BST5、BST10和BST15铁电薄膜的介电系数εr,分别为375、400和425,介电损耗tgδ分别为0．041、0．024和0．010,剩余极化强度Pt分别为2μc／cm^2、2.5／μc／cm^2和1．7μc／cm^2,矫顽场Ec分别为40kV／cm、50kV／cm和35kV／cm,是制备非制冷红外焦平面阵列的优选材料。     

Enhancement of photoelectrochemical performance in ferroelectric films via the introduction of an Au buffer layer

The inefficient separation of photogenerated carriers has become a serious problem that limits the photoelectrochem-ical(PEC)performance of semiconductors.Herein,a sol-gel method was used to prepare BiFeO3 ferroelectric thin films with FTO and FTO/Au as substrates,respectively.The polarization electric field of the ferroelectric can more effectively separate the carriers generated in the photoelectrode.Meanwhile,the introduction of an Au buffer layer can reduce the resistance in the pro-cess of charge transfer,accelerate the carrier migration,and enhance the efficiency of the charge separation.Under light irradi-ation,Au/BiFeO3 photoelectrode exhibited an extraordinary improvement in PEC water splitting compared with BiFeO3.In addi-tion,the ferroelectric polarization electric field causes band bending,which further accelerates the separation of electrons and holes and improves the PEC performance of the photoelectrode.This work promotes the effective application of ferroelectric films in PEC water splitting.     

(Pb,La)TiO3薄膜电畴生长的压电响应力显微镜研究

压电响应力显微镜为铁电薄膜电畴的研究提供了一种有效的检测方法.本实验用压电响应力显微镜(PFM)对不同退火温度的(Pb,La)TiO3铁电薄膜进行表征,得到了各个样品相应的形貌像、面外电畴像和面内电畴像.结果表明,随退火温度升高,(Pb,La)TiO3铁电薄膜的表面形貌表现出从粘连到结晶较好,到出现抱团的变化过程;此外,随退火温度升高,铁电薄膜的自发极化强度先增强后减弱.通过对这一系列铁电薄膜电畴进一步研究得到:在625℃退火1 h后,(Pb,La)TiO3铁电薄膜以非铁电相为主;而在650℃和675℃退火1 h后,(Pb,La)TiO3铁电薄膜以铁电相为主.     

硅基铁电薄膜的制备与电性能研究

用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）方法制备了有ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）过渡层的硅基Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３（ＰＺＴ）铁电薄膜，顶电极和底电极分别为溅射的金属钛铂层和低阻硅。在低温退火条件下得到了晶化很完善的铁电薄膜，测试结果表明有ＰＴ过渡层的铁电薄膜具有良好的铁电和介电性能。     

不同厚度PZT薄膜的制备及电性能特性研究

采用sol-gel（溶胶-凝胶）法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上分别制备了厚度为400nm,600nm,800nm的PZT（锆钛酸铅,Zr/Ti=52/48）薄膜,研究了厚度对薄膜介电性能与铁电性能的影响。通过对薄膜的铁电性能与介电性能进行测试,分析了不同厚度薄膜的剩余极化强度、介电常数与介电损耗;通过对介电调谐率与最大正切损耗的计算,进一步分析了薄膜的介电调谐性能。实验结果表明,薄膜的介电常数与介电损耗随薄膜厚度的增大而增加;厚度为600nm的薄膜具有最好的介电调谐性能与铁电性能。     

Hysteresis in Conjugated Polymer Thin Film Transistors Generated by Chain Relaxation

The hysteresis phenomenon in a polymer thin film transistor (PTFT) with either poly(3‐hexylthiophene), poly(3‐dodecylthiophene), or poly[2‐methoxy‐5‐(2‐ethylhexyloxy)‐1,4‐phenylene vinylene] is investigated over a wide range of temperatures, and found to be generated by the delay in main chain ring distortion with an applied electric field. In the temperature range for side chain relaxation, main chain motion induced by side chain motion already starts such that polarization of the main chain by the applied electric field is permitted but in a limited extent and is not in phase with the variation in electric field. In the main chain relaxation temperature range, the extent of segmental motion increases, which leads to the main chain being more realignable by the applied electric field and thus a reduced hysteresis. After main chain relaxation is complete, the ring can distort more freely and chain segments are able to realign in phase with the applied electric field, which leads to a leveling off of the hysteresis. This investigation shows for first time that the chain relaxation in conjugated polymers is the origin of the hysteresis in PTFT devices.