Mn0.1Ti0.9O2-δ稀磁半导体薄膜的MBE生长及表征

采用OPA-MBE方法在SrTiO3(STO)衬底上成功制备了Mn0.1Ti0.9O2-δ(MTO)稀磁半导体薄膜.利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外可见光分度计以及直流四探针测试仪研究了薄膜的晶体结构、化学组成、光吸收和电荷输运性质.MTO薄膜具有锐钛矿和金红石的混合相,光吸收带边界发生"红移",电荷输运性质明显提高,室温环境下电阻率仅为37.5Ω·m.     

Mn0.1Ti0.9O2-δ稀磁半导体薄膜的MBE生长及表征

采用OPA-MBE方法在SrTiO3(STO)衬底上成功制备了Mn_0.1Ti_0.9O_2-δ(MTO）稀磁半导体薄膜. 利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外可见光分度计以及直流四探针测试仪研究了薄膜的晶体结构、化学组成、光吸收和电荷输运性质. MTO薄膜具有锐钛矿和金红石的混合相，光吸收带边界发生“红移”，电荷输运性质明显提高，室温环境下电阻率仅为37.5Ω·m.     

稀磁半导体薄膜Ti0.93Co0.07 O2显微结构的研究

目的：本工作利用分析电子显微术和X-射线衍射方法研究了Ti0.93Co0.07O2薄膜材料的显微结构。研究结果表明：Co元素主要以替代TiO2锐钛矿结构中的Ti的形式存在;虽然利用透射电镜观察,可偶尔看到局部Co的金属团簇的存在,但数量极少。这表明Ti0.93Co0.07O2薄膜具有独特的稀磁系统特征,其铁磁性的产生不来自于Co的团簇,而可能来自载流子调制。通过X-射线能谱分析得到了Ti0.93Co0.07O2薄膜中Co与Ti的成分分布,Co与Ti的原子比不严格地等同于薄膜的名义配比0．07,而是在纳米尺度上有成分起伏。高分辨图像显示,Ti0.93Co0.07O2薄膜中晶面扭曲,晶格发生畸变,主要是由于薄膜中Co的成分起伏、价态变化等因素共同造成的。     

凝胶注模工艺制备Ce0.9Gd0.1O2-δ粉体及性能研究

采用凝胶注模工艺制备了Ce0.9Gd0.1O2-δ（GDC）粉体,对其性能进行了TG-DSC、XRD、TEM和粒度等表征,分别与同等原料采用传统固相合成工艺制备的粉体,与不同原料同种凝胶注模工艺制备的粉体进行了性能比较。采用不同压力成型了坯体,在1350℃烧结得到瓷体,对粉体的烧结性能和瓷体的电导性能进行了表征。结果表明：采用凝胶注模工艺在600℃就能获得纯相GDC粉体,比固相反应合成GDC粉体温度降低400℃;相比以氧化物为原料合成的粉体,以硝酸盐为原料采用凝胶注模工艺合成的粉体有助于氧化钆在氧化铈晶格中的固溶;在1350℃烧结获得相对密度为96.5%瓷体,600℃电导率为0.0258S/cm,满足中温电解质材料对电导率的要求。     

BaBiO3/SrFe0.9Sn0.1O3-δ厚膜NTCR的电性能研究

以SrFe0.9Sn0.1O3-δ为电阻相,BaBiO3为烧结助剂,在氧化铝基板上涂刷成膜,并采用固相法制备了NTC厚膜热敏电阻(NTCR).借助XRD、SEM、阻温特性测试仪,研究了添加不同量BaBiO3样品的相组成、微观结构以及电性能.结果表明:所得NTC厚膜电阻呈明显的NTC热敏特性,且主要组成物相为钙钛矿结构的SrFe0.9Sn0.1O3-δ;厚膜表面颗粒均匀细小,尺寸在2～3μm范围内:随着BaBiO3含量的增加,其室温电阻R25从初始的4 000kΩ降至372 kΩ,对应的B25/85值从4 378 K逐渐降低为3 113 K.     

Mn掺杂BST薄膜的制备与表征

采用醋酸水溶液体系溶胶－凝胶法制备了未掺杂和掺Mn(II）钛酸锶钡（BST）薄膜。用这种方法。可在BST体系中容易地加入任何浓度的金属离子，并可在室温下长期保存，根据X－射线衍射图（XRD）和表面形貌，薄膜的晶化温度取为650－750℃，根据掺Mn BST的Mn2p3/2X－射线光电子能谱（XPS）图中Mn2p3/2的峰位置，显示出薄膜中Mn的价态与加入Mn(II)离子价态相同，根据结合能的峰移，可以得到掺Mn BST的费密能级降低0．7eV.I-V特性和介电特性测试表明，掺Mn(II)BST的漏电流明显降低，相对的介电常数增加，损耗角正切降低0．01，根据漏电性质，介电常数和损耗的关系，2％（摩尔分数）的Mn掺杂的BST薄膜适合于低频小信号（2V以下，约500kHz)应用，而高浓度的Mn掺杂适合于大信号较高频率（1MHz以上）应用。     

La2O3对Ba0.92Sr0.08Ti0.9Sn0.1O3介质瓷结构及性能的影响

以碳酸钡、碳酸锶、二氧化锡和二氧化钛等为原料,La2O3为掺杂剂,在不同温度下烧结,制得了Ba0.92Sr0.08Ti0.9Sn0.1O3(BSTS)系介质瓷.XRD结果表明,所有的BSTS试样都形成了单一的钙钛矿结构晶相,通过SEM分析了La2O3对试样的微观形貌的影响,发现La2O3的加入可有效地抑制晶粒的尺寸.测试了在1 kHz频率条件下试样的电容量C、介质损耗因数D和-25～+95 ℃试样的C和D,得到了试样的居里温度TC及相对介电常数εr随温度的变化曲线.结果表明,在室温下,试样的εr随着La2O3加入量的增加,呈一直减小的趋势,介电损耗tan δ随着La2O3加入量的增加,则呈先减小后增加的趋势,TC随着La2O3加入量的增加逐渐向低温区移动,介电常数变化率Δε/ε则随着La2O3加入量的增加而逐渐下降.最终得到烧结温度为1 340 ℃,x(La2O3)=0.6%的Ba0.92Sr0.08Ti0.9Sn0.1O3介质瓷的εr最大值为3 825,tan δ最小值为20×10-4,Δε/ε为25.9%( 25 ～85 ℃).     

Al-N共掺杂ZnO:Mn稀磁半导体薄膜的结构与性能

采用反应磁控溅射法在室温下沉积前驱体氮化物,在大气环境、500℃下氧化退火30min后获得了Al-N共掺杂ZnO:Mn薄膜。研究了直流与射频反应磁控溅射对氧化退火薄膜结构和性能的影响。结果表明:两种工艺制备的退火薄膜均具有ZnO纤锌矿结构,且均为n型导电。射频溅射退火样品具有很好的c-轴择优取向,其表面光滑平整,表面粗糙度RMS值为1.2nm,且具有室温铁磁性,饱和磁化强度(Ms)和矫顽力(Hc)分别为46.8A·m–1和4.9×103A·m–1;而直流溅射退火样品表面凹凸不平,RMS值为25.8nm,室温下是反铁磁性的。     

Sr(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3缓冲层厚度对PZT薄膜结晶及性能的影响

采用sol-gel法制备了具有Sr(Zr0.1Ti0.9)O3缓冲层的PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)薄膜,研究了缓冲层厚度对样品结晶和性能的影响。结果表明,较薄缓冲层会诱导PZT薄膜的(111)择优取向,添加单层缓冲层(约20nm)使其(111)取向度提高到90%;较厚缓冲层会抑制PZT薄膜的(111)择优取向,添加四层缓冲层(约80nm)使其(111)取向度降低到9%;缓冲层厚度对样品电性能有显著影响,其剩余极化强度由无缓冲层时的26.8×10–6C/cm2增加到缓冲层厚度约为20nm时的38.8×10–6C/cm2。     

YBa2Cu3O7-δ薄膜激光功率计

基于氧化物高温超导体YBa2 Cu3 O7-δ的各向异性Seebeck(塞贝克 )效应 ,制作了室温下的激光功率计 ,并测量了从红外到紫外波段下的激光响应。结果表明 ,在一定激光功率范围内 ,器件的信号响应与激光功率呈较好的线性关系。综合性测试表明 ,这类器件的优点是频谱响应宽 ,时间响应可达到ns量级     

稀磁半导体ZnX∶Co2+光磁性质的双共价因子和双ξ模型

考虑到d电子t2g轨道与eg轨道局域性的差异,用双共价因子研究了掺Co2+的共价晶体ZnX(X=S,Se)的光学吸收谱.在研究顺磁g因子时,除考虑中心离子的旋-轨耦合贡献外,还计及配体的旋-轨耦合贡献(双ξ模型).研究表明,计算结果与实验值吻合得很好,对于一些共价性较强的化合物晶体,该方法更加有效.     

稀磁半导体ZnX∶Co2+光磁性质的双共价因子和双ξ模型

考虑到d电子t2g轨道与eg轨道局域性的差异,用双共价因子研究了掺Co2+的共价晶体ZnX(X=S,Se)的光学吸收谱.在研究顺磁g因子时,除考虑中心离子的旋-轨耦合贡献外,还计及配体的旋-轨耦合贡献(双ξ模型).研究表明,计算结果与实验值吻合得很好,对于一些共价性较强的化合物晶体,该方法更加有效.     

电子束反应蒸发技术生长Mo掺杂In_2O_3薄膜

利用电子束反应蒸发技术,调制衬底温度200～350℃,详细研究了Mo掺杂In2O3(IMO,In2O3:Mo)薄膜的微观结构以及光电性能的变化。随着衬底温度增加,原子力显微镜(AFM)与扫描电子显微镜(SEM)图像均证明IMO薄膜表面趋于粗糙,透过率和Hall测试表明其光学和电学性能逐渐提高。在衬底温度为350℃时,获得薄膜最小电阻率为2.1×10-4Ωcm,载流子迁移率为34.2cm2/Vs,其可见光区及近红外区的平均透过率为78%。衬底温度为200℃时,薄膜表现为黑褐色,经分析X射线光电子能谱(XPS)结果认为与薄膜中钼的低价氧化有关,提高衬底温度可改善薄膜氧化状态。     

锰掺杂ZnO稀磁半导体的制备及铁磁性能

用溶胶-凝胶法,在超声波辅助条件下制备了Mn掺杂ZnO(Zn1-xMnxO,x≤0.05)稀磁半导体(DMS)纳米晶粉末样品.用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、超导量子干涉(SQUID)测磁仪分别对样品形貌、结构和磁性能进行了表征.较低的掺杂浓度下样品很好地保持ZnO的纤锌矿结构,随着掺杂浓度x的增加,样品的晶格常数近似线性增大,没有观察到杂质相.样品Zn0.98Mn0.02O显示了很好的铁磁性,居里温度在350 K以上.     

烧结温度对Zn-Nb共掺Ba(Zr0.1Ti0.9)O3陶瓷微结构与介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Y5V型Zn、Nb共掺杂Ba(Zr0.1Ti0.9)O3陶瓷,通过 XRD、SEM 等分析检测手段对样品进行表征。研究了烧结温度对陶瓷相组成、微观结构、介电性能及介电弛豫的影响。结果表明：样品为单一的四方相钙钛矿结构,随着烧结温度的增加,陶瓷晶粒尺寸与介电常数增大,弥散相变系数（γ）先增加后减小。当陶瓷的烧结温度为1 280 ℃时,陶瓷的平均晶粒尺寸约为3 ?m、密度（6.034 6 g/cm3）与γ（1.909 2）达到最大值,室温相对介电常数（εr）和介电损耗（tanδ）分别为14 849和0.37%。     

原位XPS分析Al2O3作为势垒层的Er2O3/Si结构

在超高真空条件下,通过脉冲激光沉积(PLD)技术制作了Er2O3/Al2O3/Si多层薄膜结构,原位条件下利用X射线光电子能谱(XPS)研究了Al2O3作为势垒层的Er2O3与Si界面的电子结构.XPS结果表明,Al2O3中Al的2p芯能级峰在低、高温退火前后没有变化;Er的4d芯能级峰来自于硅酸铒中的铒,并非全是本征氧化铒薄膜中的铒;衬底硅的芯能级峰在沉积Al2O 3时没有变化,说明Al2O3薄膜从沉积到退火不参与任何反应,与Si界面很稳定;在沉积Er2O3薄膜和退火过程中,有硅化物生成,表明Er2O3与Si的界面不太稳定,但随着Al2O3薄膜厚度的增加,其硅化物中硅的峰强减弱,含量减少,说明势垒层很好地起到了阻挡扩散的作用.     

聚苯胺/BaCe_(0.9)Gd_(0.1)O_(3-δ)材料的制备、表征与氨敏性能研究

利用化学氧化法制备的聚苯胺(PANI)和溶胶-凝胶法制备的BaCe0.9Gd0.1O3-δ(BCG)粉体,采用直接分散法制备了PANI/BCG复合材料。通过XRD、FTIR和TEM对所制产物进行了表征,并且利用气敏元件测试系统研究了PANI/BCG复合材料的氨敏性能。结果发现,BCG粒子在PANI中分散性良好,PANI/BCG复合材料在室温下对氨气表现出良好的气敏性,对体积分数100×10–6的氨气的灵敏度达到20,并且选择性好,性能稳定,适于在较宽的浓度范围内对氨气进行检测。     

Ga2O3:Mn电致发光薄膜的微结构及光谱特性研究

采用电子束蒸发法在硅衬底或BaTiO3陶瓷基片上沉积了Ga2O3：Mn电致发光膜,并进行了不同温度热处理,制备了电致发光器件。用X射线衍射(XRD)分析了Ga2O3：Mn薄膜晶体结构;用荧光分光光度计测试了电致发光器件的发射光谱。研究了Ga：O。：Mn薄膜的晶体结构与其光谱特性之间的关系。实验结果表明,Ga2O3：Mn薄膜结晶度随热处理温度的提高而提高,且晶体结构和结晶取向也随之改变;经500℃热处理的Ga2O3：Mn薄膜电致发光器件发绿光,其光谱主峰分布在495～535nm之间,且随驱动电压增高,谱峰出现蓝移现象。     

Nd_2O_3掺杂(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)陶瓷的结构及微波性能

采用传统的固相反应法制备(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)+x%Nd_2O_3(质量分数0≤x≤8,BSN)系微波介质陶瓷,并对其物相组成、晶体结构及微波介电性能进行分析。研究结果表明,Nd_2O_3含量的增加降低了BSN陶瓷的烧结温度,陶瓷的主晶相为SrLa_4Ti_4O_(15)相,并伴随有少量第二相La_2TiO_5的生成。在微波频率下,随着Nd_2O_3含量的增加,BSN陶瓷的介电常数及谐振频率温度系数变化小,品质因数与频率之积(Q×f)值提高,优化出掺杂4%Nd_2O_3的(Sr_(0.9)Ba_(0.1))La_4Ti_4O_(15)陶瓷具有最佳微波介电性能:εr=43.2,Q×f=42 015 GHz(6.024 GHz),τf=-9.6μ℃-1。     

脉冲激光沉积法制备Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜及其激光感生的热电电压效应

采用脉冲激光沉积(PLD)法在倾斜Al2O3(0001)衬底上制备了Bi2Sr2Co2Oδ(BSCO)系列热电薄膜,发现该类薄膜中有激光感生热电电压(LITV)效应.X射线衍射(XRD)谱显示Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜沿c轴外延生长.采用标准四探针法测试了Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜的电阻随温度的关系.结果表明所制备的Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜在80～360 K范围内呈半导体导电特性.研究发现,在倾斜角度分别为10°和15°的倾斜衬底上制备的Bi2Sr2Co2Oδ热电薄膜都存在一个最佳厚度,在这一厚度下可使激光感生热电电压(LITV)信号的峰值电压达到最大,分别为0.4442 V和0.7768 V.可以认为该激光感生热电电压信号是由Bi2Sr2Co2Oδ薄膜面内和面间塞贝克系数张量的各向异性引起的.