Bi0.8Ba0.2FeO3/La0.7Sr0.3MnO3异质结制备及其交换偏置效应研究

采用脉冲激光沉积方法, 通过调节激光能量、激光频率、衬底温度、氧压、靶基距等工艺参数, 在(100)取向的铝酸镧单晶衬底上制备出Bi_0.8Ba_0.2FeO₃/La_0.7Sr_0.3MnO₃多铁性异质结. X射线衍射图谱表明薄膜呈钙钛矿结构, 高分辨透射电镜图谱和能量色散X射线图谱表明两相界面清晰且具有良好的匹配度, 异质结呈(00l)取向性生长. 加场冷却条件下不同温度的磁滞回线(M-H)测量结果表明样品具有明显的交换偏置效应, 交换偏置场(H_EB)随温度的线性变化可能与异质结界面处电子轨道的重构和界面处自旋、轨道自由度之间的复杂的相互作用有关.     

掺杂GaN/AlN超晶格第一性原理计算研究

第一性原理计算方法在解释实验现象和预测新材料结构及其性质上有着重要作用. 因此, 通过基于密度泛函理论的第一性原理的方法, 本文系统地研究了Mg和Si掺杂闪锌矿和纤锌矿两种晶体结构的GaN/AlN超晶格体系中的能量稳定性以及电学性质. 结果表明: 在势阱层(GaN 层)中, 掺杂原子在体系中的掺杂形成能不随掺杂位置的变化而发生变化, 在势垒层(AlN层)中也是类似的情况, 这表明对于掺杂原子来说, 替代势垒层(或势阱层)中的任意阳离子都是等同的; 然而, 相比势阱层和势垒层的掺杂形成能却有很大的不同, 并且势阱层的掺杂形成能远低于势垒层的掺杂形成能, 即掺杂元素(Mg_Ga, Mg_Al, Si_Ga和Si_Al)在势阱区域的形成能更低, 这表明杂质原子更易掺杂于结构的势阱层中. 此外, 闪锌矿更低的形成能表明: 闪锌矿结构的超晶格体系比纤锌矿结构的超晶格体系更易于实现掺杂; 其中, 闪锌矿结构中, 负的形成能表明: 当Mg原子掺入闪锌矿结构的势阱层中会自发引起缺陷. 由此, 制备以闪锌矿结构超晶格体系为基底的p型半导体超晶格比制备n型半导体超晶格需要的能量更低并且更为容易制备. 对于纤锌矿体系来说, 制备p型和n型半导体的难易程度基本相同. 电子态密度对掺杂体系的稳定性和电学性质进一步分析发现, 掺杂均使得体系的带隙减小, 掺杂前后仍然为第一类半导体. 综上所述, 本文内容为当前实验中关于纤锌矿结构难以实现p型掺杂问题提供了一种新的技术思路, 即可通过调控相结构实现其p型掺杂.     

STRESS ANALYSIS IN CUBIC BORON NITRIDE FILMS BY X-RAY DIFFRACTION USING sin2 ψ METHOD

The boron nitride (BN) films containing cubic boron nitride (c-BN) and hexagonal boron nitride (h-BN) were prepared by radio frequency a ssisted thermal filament chemical vapor deposition. The stress and strain in BN films were investigated by X-ray diffraction analysis using the sin² ψ method. The results showed that both c-BN and h-BN in the same film have similar values of elastic strain, however, the compressive stress in c-BN is much greater than that in h-BN for the same film. Both stress and strain gradually decre ased with the increase of substrate temperature (T_s). The effective stress in the films calculated by the effective stress model increased with the increase of T_s. Furthermore, the dependence of effective stress in the films on T_s was also investigated.     

溶胶-凝胶法Ba2TiSi2O8铁电薄膜的制备及结构表征

采用溶胶-凝胶工艺在Si(100)衬底上制备了Ba2 TiSi2O8(BTS)薄膜.通过XRD衍射、傅立叶红外(FT-IR)、拉曼(Raman)散射光谱和原子力显微镜(AFM)对薄膜的显微结构进行了表征.AFM分析显示,BTS薄膜表面光滑,晶粒尺寸在0.30～0.50μm.薄膜结构分析表明:随着退火温度的增加,BTS薄膜的结晶度增加,薄膜结构变得更加致密.同时,随着退火温度的升高,晶胞尺寸出现了收缩,导致了BTS薄膜的四方比c/a从0.613上升到0.618,将对薄膜的压电性能产生影响.     

不同生长方向的La0.7Sr0.3MnO3薄膜结构及性能研究

利用磁控溅射方法,在(100),(110)和(111)LaAlO3(LAO)衬底上制备得到了不同生长方向的La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)薄膜并对其结构及磁电学性能进行了系统研究.结果表明:LSMO薄膜完全按LAO衬底取向生长;(111)生长方向的薄膜由于晶格畸变程度最小,磁畴方向能较好的保持一致性,从而具有最大的磁饱和强度值;高的磁有序度减弱了巡游电子eg的自旋无序相关散射,有效降低了电阻.但外加磁场后电阻变化不明显,最大磁电阻值只有5.1%.     

电子自旋隧穿反平行磁结构的尺度效应

本文采用转移矩阵法,系统地研究了磁势垒尺度d对磁量子结构中电子自旋输运的影响.结果表明:在理想δ函数型磁势垒结构中,若保持隧穿能量不变,随d的变化,透射系数呈现出明显的正弦或余弦型的周期性振荡,且振荡周期与是否考虑自旋无关.而对于真实δ函数型磁势垒结构,随d的变化,透射系数的周期性振荡的规律明显消失.另外,当电子自旋分别隧穿理想δ函数型磁势垒结构与真实δ函数型磁势垒结构时,隧穿电导随d的变化也存在较大差异.研究结果表明:尺寸的变化对器件的性能产生了较大的影响;且采用理想δ函数型磁势垒结构得出的结论可能了偏离实际应用中的真实δ函数型磁势垒结构的物理规律.