两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

研究并比较了两种不同(Ba0.5,Sr0.5)TiO3(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜,发现制备条件的不同,可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数,在10kHz下,超过2500,并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜,而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu3Ti4O12.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变,符合居里-外斯定律;低温氮气氛下制备的BSTO薄膜,介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型,是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释.     

温度相关的微波频率下氯化钠水溶液介电特性

针对NaCl水溶液(0.001–0.5 mol/L)介电特性, 实验调查了频率(200–6.25 GHz), 温度(293–353 K)、 浓度相关复介电常数. 结果表明: 频率增大的过程中虚部呈逐渐减小的趋势, 高温使离子扰动增大, 破坏了溶液内部水分子四面体结构和氢键构象而使介电常数实部减小. 与纯水相比, 溶液的损耗角正切在高温353 K低频区下降明显. 同时发现2.45和5.8 GHz的复介电常数随温度变化的温度窗效应, 温度窗效应导致微波加热时耗散功率的振荡变化, 温度分布不均匀现象在实验中得以证实. 关键词： 微波 复介电常数 介电特性 高温探头     

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

研究并比较了两种不同(Ba_0.5,Sr_0.5)TiO₃(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜，发现制备条件的不同，可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数，在10kHz下，超过2500，并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜，而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu_３Ti_４O₁₂.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变，符合居里-外斯定律；低温氮气氛下制备的BSTO薄膜，介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型，是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释. 关键词： 薄膜 脉冲激光沉积 介电弛豫     

溶胶-凝胶法制备MgO/(Ba0.8Sr0.2)TiO3多层薄膜及其介电和漏电特性研究

采用改进的溶胶-凝胶方法在LaNiO3/Si(100)衬底上制备了MgO/(Ba0.8Sr0.2)TiO3多层薄膜.实验结果表明,MgO层的引入改变了(Ba0.8Sr0.2)TiO3的介电特性和漏电流行为,使薄膜的漏电流降低了3个数量级,但介电常数也有相应降低.漏电流的显著降低是由MgO子层的高阻特性以及微量Mg向(Ba0.8Sr0.2)TiO3晶格中扩散造成的.     

溶胶-凝胶法制备(Ba0.7Sr0.3)TiO3/LaNiO3异质薄膜及其结构和介电性质研究

采用改进的溶胶-凝胶方法在单晶Si(100)衬底上制备了介电性能优异的(Ba0.7Sr0.3)TiO3/LaNiO3 异质薄膜.实验发现,在750 ℃下、O2气氛中晶化的LaNiO3薄膜的电阻率最小.C-V与I-V特性测量表明(Ba0.7Sr0.3)TiO3薄膜具有优异的介电性能,在频率为50 kHz、零偏压下的相对介电常数εr>300,偏压为6 V时漏电流密度JL<1.2×10-6 A/cm2.     

晶粒尺寸对Ba0.70Sr0.30TiO3陶瓷介电性能的影响规律及机理研究

通过制备晶粒尺寸处于0.1-10 μm之间的致密Ba0.70Sr0.30TiO3陶瓷,系统研究了晶粒尺寸对居里温度TC、铁电相介电常数εF、峰值介电常数εM的影响规律,并深入分析了其内在的影响机理.研究表明:晶粒尺寸减小时,TC刚开始基本不变,直到晶粒尺寸小到一定程度时才开始降低,此变化规律可由Buesseum的内应力模型解释;随晶粒尺寸的增加,εF先增加后减小,此变化规律可由Shaikh的串并联模型来解释,主要影响因素有内应力、畴、晶界;εM随晶粒尺寸的增加,在晶粒尺寸较小时先增加后减小,晶粒尺寸较大时略有增加,此变化规律可由弥散相变理论和串并联模型共同解释,在晶粒尺寸较小时主要影响因素为内应力、微畴和晶界,晶粒尺寸较大时主要影响因素为晶界.     

Na0.25K0.25Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷的介电特性研究

用固相反应法制备了Na0.25K0.25Bi0.5TiO3(NKBT50)陶瓷,研究了该陶瓷在室温至400℃温度范围内的介电性能.发现该陶瓷的介电温谱与烧结气氛、极化状态有关.在空气中烧结的未极化样品在70℃附近存在介电和损耗峰,而极化后及在氧气氛中烧结的样品并不存在该介电、损耗峰.分析认为70℃的介电和损耗峰与氧空位形成的缺陷偶极子的极化弛豫有关.热激电流显示,陶瓷的去极化温度为225℃,与此相对应的介电、损耗峰也与氧空位有关.     

LaB0.5Mn0.5O3(B=Co,Fe)的磁性及电输运特性的研究

采用固相烧结工艺制备了钙钛矿锰氧化物LaCo0.5Mn0.5 O3和LaFe0.5 Mn0.5O3,系统研究了样品的磁性、电输运特性和磁电阻效应.室温下LaCo0.5M0.5O3和LaFe0.5Mn0.5O3均呈现顺磁行为.电子顺磁共振得到LaFe0.5Mn0.5O3样品的朗德因子g=1.9661,与Fe3+离子(g=...     

YBa2Cu3O7-δ薄膜厚度在多层异质结构(Ag/Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3)中对Ba0.1Sr0.9TiO3介电性能的影响研究

铁电/超导(Ba, Sr)TiO3/YBa2Cu3O7-δ异质结在可调谐微波器件方面具有非常好的应用前景.我们采用1.2°斜切LaAlO3基片,以脉冲激光沉积法(PLD)制备出性能较好的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ (BST/YBCO)异质薄膜.并进一步研究了YBCO薄膜厚度对BST性能的影响.研究发现当YBCO薄膜厚度增加到180nm附近时,其生长模式由二维step-flow转变为三维岛状模式,严重损害了在YBCO上面生长的BST薄膜的介电性能.具体表现在:BST薄膜的介电常数和可调谐率明显降低,介电损耗和漏电流却大幅度上升.通过测量电容与温度的关系,以应力效应模型对这一实验现象作出解释,认为YBCO薄膜厚度超过临界值,生长模式的转变促使晶格失配应力在YBCO和BST薄膜中得到释放,这导致BST/YBCO界面粗糙,以及BST薄膜中产生了大量的位错和缺陷,BST薄膜的性能因而大为降低.此外,通过对完全相同条件生长的单层YBCO薄膜的表面形貌进行了AFM研究,测试结果进一步验证了YBCO薄膜厚度增加到180nm时,其表面变得异常粗糙,均方根粗糙度(RMS)从120nm厚度时的3nm增加到180nm厚度时的9nm.因此,我们提出:通过严格控制底层YBCO薄膜的厚度,进而控制它的生长模式,能够非常有效地提高BST薄膜的介电性能.     

热处理温度对La4/3Sr5/3Mn2O7的结构及电输运性质的影响

用溶胶-凝胶法并经过不同温度(TA)处理而制备出La4/3Sr5/3Mn2O7多晶样品.零场下阻温关系测量表明,较低TA处理的样品有较高的绝缘体-金属转变温度Tp,而对较高TA处理的样品,其Tp在表面和体内有较大差别,表面上有较高的Tp值,且电阻率较低,但在体内Tp低且电阻率高.结合结构分析,我们认为,较高温度处理有利于Sr3Ti2O7相的形成,但太高温度(如高于1450℃)处理的样品,虽然以Sr3Ti2O7相为主,但其表面易形成(La,Sr)MnO3相.     

非晶Nd-Fe薄膜电阻的温度效应与非晶稳定性

用闪光蒸镀法在77K制备了Nd_xFe_1-x(x=0.06-0.80)非晶薄膜,原位测定了其电阻随温度的变化。结果表明:在0.192和ρ(T)∝T。晶化不是在一个固定的温度,而是在一个温度区间发生。     

铁电薄膜、多层膜及异质结构研究

综述了铁电薄膜,多层膜和异质结构研究的新进展,分析了铁电薄膜不同制备方法的优缺点,重点介绍了铁电薄膜在铁电存储器,微电子机械系统及热释电红外探测器方面的应用,指出了目前铁电薄膜及器件设计研究需要重点解决一些问题。     

SIMULATION OF FRACTAL GROWTH OF THIN FILMS AT LOW TEMPERATURE

Fractal growth of thin films at low temperature (50－175 K) is simulated by Monte Carlo method. It is shown that the thin film growth is quite different from the diffusion-limited aggregation (DLA) model when the coverage is larger than 0.1 ML. The average branch width of clusters increases with increasing temperature and it usually larger than the branch width (1.9 atom) in the classic DLA model. The average fractal dimension of clusters increases also with increasing coverage while the fractal dimension of DLA model remains constant. This difference comes from the weak screening effect during the late stage of thin film growth. The relationship between the saturation island number n_s and deposition interval Δt is described in a power law: n_s∝Δt^γ, where γ=-0.332 is very close to the theoretical value -1/3 of rate equations from nucleation theory.     

高温超导薄膜无源微波器件的应用

高温超导薄膜在微波器件中的应用,与常规导体相比可以减小器件的体积,重量,功率消耗和插入损耗,并且可以在液氮沸点附近工作,接近于卫星的环境温度100K,微波器件是在几个平方厘米的高温超导薄膜上制备的。这些薄膜必须要有最高的超导性能,如临界温度,临界电流密度以及微波表面电阻,因此高温度超导薄膜的应用受到制备大面积,高质量薄膜的限制,美国高温超导空间实验在1999年5月已经获得成功,使高温超导薄膜在微波器件中的应用成为现实。     

铁电/超导集成膜和铁电多层膜的TEM研究

报道了用透射电子显微镜对单层ＹＢＣＯ薄膜,ＰＺＴ／ＹＢＣＯ集成薄膜,ＳＴＯ／ＧＢＣＯ集成薄膜和ＳＴＯ／ＢＴＯ超晶格薄膜等四种有代表性的薄膜样品的研究结果．在单层ＹＢＣＯ平面样品中观察到镶嵌,在生长在ＹＢＣＯ／ＳＴＯ上面生长的ＰＺＴ薄膜中,观察到柱状结构．用ＰＬＤ方法生长的ＳＴＯ／ＧＢＣＯ,ＹＳＺ集成薄膜中缺陷很少．虽然ＧＢＣＯ膜的表面并不平整,但仍能生长出ｃ取向的ＧＢＣＯ薄膜．用ＭＢＥ方法生长的ＳＴＯ／ＢＴＯ多层膜具有很好的外延特征．由于晶格匹配和层状生长机制所以具有锐的界面．这些结果对改进铁电超导集成薄膜和多层膜制备工艺是有用的     

高温下金属薄膜生长初期的模拟研究

采用实际的生长模型和物理参量,用Monte Carlo方法对高温下金属薄膜的生长过程进行了模拟研究.综合考虑了原子沉积、扩散、成核、生长和扩散原子的再蒸发、原子沿岛周界扩散和岛的合并等众多过程后,模拟得到与实验结果相当一致的薄膜生长形貌及其相应的定量结果.通过动态统计薄膜生长过程中的岛数目及薄膜生长率,得到实验中不易直接获得的高温下薄膜生长的许多细节,如岛数目和薄膜生长率随表面温度、覆盖度变化的详细情况等 关键词： 薄膜 Monte Carlo模拟 成核 岛密度 薄膜生长率     

关于YBCO/MgO超导薄膜电阻转变和微波性质的研究

利用标准的四引线方法研究了磁场平行和垂直于YBCO/MgO超导薄膜表面时的电阻转变.另外,本文采用微带谐振技术研究了该超导薄膜的微波性质.我们获得了该超导薄膜在绝对零度时的穿透深度λ0=280 nm,并且计算出了该超导薄膜的表面电阻,结果显示在60 K,7.78 GHz时Rs=78.2μΩ;在76 K,7.77 GHz时Rs=179.8 μΩ.     

铁电薄膜底电极对薄膜结构与电性能的影响

研究了电极材料（Ｐｔ／Ｔｉ）对铁电ＰＬＺＴ（７．５／６５／３５）陶瓷薄膜结构和性能的影响．认为在Ｐｔ层厚度一定时，Ｔｉ层的厚度对铁电薄膜的结构和性能有显著影响．当Ｔｉ层过厚或过薄时，铁电薄膜的结构较差；而当Ｔｉ层的厚度适中时，则铁电薄膜的显向下微结构均匀，电性能较好，典型的剩余极化强度和矫顽场分别为２７．８μＣ·ｃｍ^-2和６５．１ｋＶ·ｃｍ^-1． 关键词：     

非晶态Sm-Fe和Sm-Co薄膜的低温磁性

研究了非晶态Sm-Fe和Sm-Co薄膜在1.5—300K的磁性。发现Sm-Fe薄膜中Fe原子磁矩取向存在分散性,Sm-Co薄膜中Co原子有效磁矩随Sm含量的变化与Nd-Co非晶薄膜很相似。决定了Sm-Fe薄膜具有散铁磁结构,Sm-Co薄膜为共线铁磁性结构。Sm原子磁矩≈0。报道了这两个非晶合金系列的矫顽力H_c与成份和温度的依赖关系。发现Sm-Fe薄膜的H_c较高于Sm-Co的值;前者随Sm含量增加而急剧上升,并随温度升高而陡降;后者的H_c在Sm含量≈43at％有极大值,并以指数形式随温度升高而减小。发现低温范围内磁化强度随温度变化与自旋波激发和Stoner激发都有关系。 关键词：     

Rs测试标准的探讨

本文在目前国际上正在制订的高温超导薄膜微波表面电阻Rs标准测量方案的基础上,介绍了国内正在研制的测试方法和系统.该系统采用低损耗高介电常数的兰宝石构成工作在TE011δ谐振模式的介质谐振器,在原有研究基础上利用电磁场仿真,改变了输入和输出耦合方式,在77K时,利用它对单片高温超导薄膜Rs进行测试,提高了整个测试系统的品质因素,可成功地用于10×10mm2,10×15mm2和Φ51mm等多种规格样片的测试.整个测试系统体积小,操作方便,且所需实验条件简单,测试灵敏度高,重复性好,对高温超导薄膜无损伤.