化学溶液法制备PbZr0.5Ti0.5O3／La0.5Sr0.5CoO3铁电多层薄膜的结构和光学性质研究

采用金属有机化学液相沉积法在Si衬底上制备了La0.Sr0.5CoO3(LSCO)导电金属氧化物薄膜，采用溶胶－凝胶法在LSCO导电金属氧化物薄膜上沉积了PbZr0.5Ti0.5O3（PZT）铁电薄膜，X－射线测量结果表明在700℃的退火温度下制备的PZT／LSCO铁电多层薄膜呈（110）取向的钙钛矿结构，谢乐公式估算铁电薄膜的晶粒尺寸为50－80nm，原子力显微镜观察结果显示：薄膜表面平整，均方根粗糙度（RMS）小于5nm，用拉曼光谱测量表明PZT薄膜呈拉曼活性，椭圆偏振光谱仪用来表征薄膜在400－1700nm波长范围的光学性质，用洛仑兹模型来描述PZT和LSCO薄膜的光学性质，获得PZT和LSCO薄膜的折射率，消光系数等光学常数谱。     

钛酸锶钡(BST)薄膜的XPS研究

采用射频磁控溅射法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了BaxSr1-xTiO3(BST)薄膜,对BST／Pt／Ti／SiO3／Si结构进行了XPS深度分析。研究结果表明：制备的BST薄膜内部化学成分基本一致;氧缺位在薄膜体内比表面更严重)Pt底电极向薄膜、衬底之间扩散,BST／Pt及Pt／SiO2之间存在明显的界面过渡层。     

硅基PZT 热释电厚膜红外探测器的研制

在(100)单晶Si 衬底上,采用MEMS 工艺和丝网印刷方法制作了锆钛酸铅(PZT)厚膜热释电红外探测器,深入研究了PZT 厚膜材料的制备方法与器件加工工艺。采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液腐蚀Si 衬底制备硅杯结构。为防止Pb 和Si 相互扩散,在Pt 底电极与SiO2/ Si 衬底之间通过射频反应溅射制备了Al2O3 薄膜阻挡层。采用丝网印刷在硅杯中制备了30 m 厚的PZT 材料,并用冷等静压技术提高厚膜的致密度,实现了PZT 厚膜在850℃的低温烧结。PZT 厚膜在1 kHz、25℃下的相对介电常数与损耗角正切分别为210 和0.017,动态法测得热释电系数为1.510-8Ccm-2K-1。最后制备了敏感元为3 mm3 mm 的单元红外探测器,使用由斩波器调制的黑体辐射,在调制频率为112.9 Hz 时测得器件的探测率达到最大值7.4107 cmHz1/2W-1。     

Pb(Zr,Ti)O_3铁电场效应晶体管的制备及性能研究

采用PLD（PulsedLaserDeposition）工艺制备Au／Pb（Zr，Ti）O3／SiO2／Si异质结构．这种结构的铁电场效应晶体管（FFET）的电性能由I－V和C－V特性表征．Au／Pb（Zr，Ti）O3／SiO2／Si异质结构的C－V曲线表现为极化开关，对应500nmPZT，记忆窗口约3V．实验表明Au／PZT／SiO2／Si栅结构实现了铁电体场效应存储性能．     

化学溶液分解法制备LaNiO3薄膜的研究

采用化学溶液分解法直接在单晶Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜，研究了不同热处理气氛(空气和氧气)对薄膜的结晶性、晶粒尺寸、电阻率以及其上面生长的锆钛酸铅(PZT)薄膜的影响．结果发现二种气氛得到的LaNiO3薄膜的电阻率相差较大，其中在氧气中制备的薄膜电阻率仅为在空气中得到的1／2．对LaNiO3薄膜的导电机制进行了讨论．     

磁控溅射法制备PZFNT铁电薄膜的实验研究

采用RF磁控溅射法在12．7cm的PZT／Pt／Ti／SiO2／Si基片上制备了PZFNT薄膜，后处理采用快速退火工艺，对不同退火温度的薄膜进行了分析。实验结果表明，采用PZT缓冲层对PZFNT薄膜的性能有显著的影响，可明显降低PZFNT薄膜的晶化温度，提高其介电和铁电性能。在优化工艺条件下，可获得介电常数和损耗分别为1328和3.1％，剩余极化和矫顽场分别为29．8℃／cm^2和46kV／cm的铁电薄膜，该薄膜可望在铁电存储器和热释电红外探测器中得到应用。     

MOCVD生长高反射率AIN／GaN分布布拉格反射镜

利用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法在蓝宝石c面衬底上制备出高反射率A1N／GaN分布布拉格反射镜（DBR）。利用分光光度计测量,在418nm附近最大反射率达到99％。样品表面显微照片显示,有圆弧形缺陷和少量裂纹出现;在缺陷和裂纹以外的区域,DBR具有较为平坦的表面,其粗糙度在10μm×10μm面积上为3．3nm左右。样品的截面扫描电镜（SEM）照片显示,DBR具有良好的周期性。对反射率和表面分析的结果表明,该样品达到了制备GaN基垂直腔面发射激光器（VCSEL）的要求。     

射频磁控溅射生长C轴择优取向AIN压电薄膜

采用射频磁控反应溅射工艺，在Si（400）衬底上制备了高c轴取向的AlN薄膜。用X射线衍射仪（XRD）分析了薄膜特征。研究了不同的Ar／N2比、衬底偏压、工作压强对AlN薄膜c轴择优取向的影响。研究了AlN薄膜在以氮终止的硅衬底和纯净硅衬底两种表面状态的生长机制，发现在以氮终止的硅衬底表面生长的AlN薄膜非常容易得到c轴择优取向的AlN薄膜。     

半导体Si（001）基片上制备的超薄SrTiO3薄膜的透射电镜及电子全息研究

随着半导体技术的发展，Si基体上生长的高介电常数的钙钛矿晶体氧化物薄膜如SrTiO3（STO）也受到了广泛关注。SrTiO3（a=0.3905nm）在沿Si（001）方向旋转45℃之后和Si（d=0.384nm）之间的点阵错配很小（-1.7%），同时也有各种晶体氧化物薄膜在Si基体上生长很好的缓冲材料。本文主要利用透射电子显微镜和电子全息技术对薄膜的截面样品进行了界面微结构的研究。     

LiNbO_3/SiO_2/Si薄膜的蓝光发射

采用射频磁控溅射方法制备了LiNbO3/SiO2／Si薄膜。通过X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和傅立叶变换红外吸收光谱（FT-IR）对薄膜的物相、晶体取向和成分进行了表征。采用荧光分光光度计研究了LiNbO3／SiO2／Si薄膜的光致发光。研究结果表明：在280nm激发光的激发下,LiNbO3／SiO2／Si薄膜在室温下发射470nm的蓝光,来源于LiNbO3薄膜与SiO2层界面处白捕获激子的辐射复合,发现在SiO2／Si薄膜上生长LiNbO3薄膜调制SiO2／Si薄膜的发光机制。     

PT种子层对PZT薄膜结晶及压电性能的影响

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在Pt/Si衬底上制备了PbTiO3 (PT)薄膜和Pb (Zrx,Ti1-x)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度以及PT种子层对PZT薄膜结晶及压电性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,制备的PZT薄膜为纯钙钛矿结构的多晶薄膜,有PT种子层的PZT薄膜晶粒尺寸更大,(110)面取向度更高,结晶性能更好;原子力显微镜(AFM)结果表明,制备的薄膜表面形貌比较平整、均匀、无裂纹;压电力显微镜(PFM)结果表明,压电力显微镜(PFM)结果表明,有PT种子层时,PZT薄膜的平均压电系数d33为128～237 pm/V,无PT种子层时平均压电系数d33为21～29 pm/V。在升温速率为10 ℃/s的退火条件下保温10 min时,随着退火温度的升高,PZT薄膜晶粒尺寸增大,粗糙度增大,(110)面取向度升高,平均压电系数d33增大。PT种子层能够有效的改善PZT薄膜的结晶性能和压电性能。     

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。     

硅基PZT铁电薄膜的制备与性能研究

用溶胶-凝胶（Sol-Gel）方法制备了硅基Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电薄膜。分析了PZT铁电薄膜的表面形貌、晶化程度、界面状态等性质。基于上述分析结果提出并实现了低温退火处理制备有PT过渡层的PZT铁电薄膜的工艺流程。测试了低温制备的PZT铁电薄膜的C-V、漏电等电性能,发现在Sol-Gel法制备PZT铁电薄膜的工艺中加入PT过渡层,有助于提高PZT薄膜的品质。     

Giant Electric Field Tuning of Magnetic Properties in Multiferroic Ferrite/Ferroelectric Heterostructures

Multiferroic heterostructures of Fe₃O₄/PZT (lead zirconium titanate), Fe₃O₄/PMN‐PT (lead magnesium niobate‐lead titanate) and Fe₃O₄/PZN‐PT (lead zinc niobate‐lead titanate) are prepared by spin‐spray depositing Fe₃O₄ ferrite film on ferroelectric PZT, PMN‐PT and PZN‐PT substrates at a low temperature of 90 °C. Strong magnetoelectric coupling (ME) and giant microwave tunability are demonstrated by a electrostatic field induced magnetic anisotropic field change in these heterostructures. A high electrostatically tunable ferromagnetic resonance (FMR) field shift up to 600 Oe, corresponding to a large microwave ME coefficient of 67 Oe cm kV^?1, is observed in Fe₃O₄/PMN‐PT heterostructures. A record‐high electrostatically tunable FMR field range of 860 Oe with a linewidth of 330–380 Oe is demonstrated in Fe₃O₄/PZN‐PT heterostructure, corresponding to a ME coefficient of 108 Oe cm kV^?1. Static ME interaction is also investigated and a maximum electric field induced squareness ratio change of 40% is observed in Fe₃O₄/PZN‐PT. In addition, a new concept that the external magnetic orientation and the electric field cooperate to determine microwave magnetic tunability is brought forth to significantly enhance the microwave tunable range up to 1000 Oe. These low temperature synthesized multiferroic heterostructures exhibiting giant electrostatically induced tunable magnetic resonance field at microwave frequencies provide great opportunities for electrostatically tunable microwave multiferroic devices.     

Electrical characterization of MFeOS gate stacks for ferroelectric FETs

We investigated the electrical characterization of metal–ferroelectric–oxide semiconductor (MFeOS) structures for nonvolatile memory applications. Al/PZT/Si and Al/PZT/SiO₂/Si capacitors were fabricated using lead zirconate titanate (PZT; 35:65) as the ferroelectric layer. The maximum C–V memory window was 6 V for metal–ferroelectric semiconductor (MFeS) structures and 2.95 and 6.25 V for MFeOS capacitors with a buffer layer of 2.5 and 5 nm, respectively. Comparative data reveal a higher dielectric strength and lower leakage characteristic for an MFeOS structure with a 5-nm SiO₂ buffer layer compared to an MFeS structure. We also observed that the leakage characteristic was influenced by the annealing conditions.     

PZT,PT干凝胶的制备及应用

采用减压抽滤的方法成功制备了Pb(Zr0.5Ti0.5)O3,PbTiO3干凝胶,并用STA449C差热分析仪表征了干凝胶的性能。干凝胶溶解后得到了性能优良的PZT薄膜和PZT/PT复合膜。采用X射线衍射技术表征了两种薄膜的微观结构及成相特征。薄膜的介电性能及漏电流性能由HP4284ALCR及Keithley6517A来确定。试验结果表明:用减压抽滤得到的干凝胶的方法,可以彻底解决溶胶凝胶中先体存放的问题,得到的铁电薄膜有优良的介电与铁电性能。PZT的相对介电常数与介质损耗分别为424,0.033,PT作为中间层的复合膜的相对介电常数和介质损耗分别为261,0.014;PT薄膜可以调整和改进PZT薄膜的性能,使之达到应用于热释电探测器的要求。     

Numerical simulation of a bilayer PMN ceramic bimorph deformable mirror

A novel design of bimorph deformable mirror (DM) is presented. Compared with the bilayer lead zirconium titanate (PZT) ceramic structure, the bilayer lead magnesium niobate (PMN) ceramic structure has greater surface displacement at the same thickness. The static simulation of the bilayer PMN bimorph deformable mirror with the finite element analysis (FEA) shows that the prototype has a stroke of above ± 23 μm, response time of 3 ms and nearly linear displacement characteristic with voltage rising. The results of simulation indicate that the bilayer PMN bimorph DM can satisfy the basic requirements of adaptive optics (AO) systems.     

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。     

Effects of annealing technique and TiO2 seed layer on the phase composition of 0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.3PbTiO3 film

The lead magnesium niobate–lead titanate (PMN–PT) thin films with and without the TiO₂ seed layer were prepared by a pulsed laser deposition (PLD) deposited on Pt/Ti/SiO₂/Si substrates. The films were treated by two-step annealing and normal annealing with rapid thermal annealing (RTA). The effects of two-step annealing and the TiO₂ seed layer on the phase composition of PMN–PT films were studied. The results show that the PMN–PT film with TiO₂ seed layer can gain a pure perovskite phase with a high (1 0 0) preferential orientation after the two-step annealing technique.     

用于微传感器中PZT压电薄膜的制备和图形化

采用溶胶-凝胶法在Si/Si3N4/Poly-Si/Ti/Pt基片上制备PZT压电薄膜, 为了选择更适合微电子机械系统(MEMS)器件的压电薄膜,采用一般热处理和快速热处理对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行干燥和结晶.首先,采用V(H2O):V(HCL):V(HF)＝280 mL:120 mL:4drops(4滴HF溶液)配比的腐蚀液在室温下对未结晶的PZT压电薄膜进行了湿法腐蚀微细加工;然后,对图形化好的压电薄膜进行再结晶的热处理,实验结果表明这种方法可用于压电薄膜微器件的制备.