LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜的生长及结构分析

采用激光脉冲分子束外延技术,在(100)取向的SrTiO3 单晶基片上成功外延生长了LaAlO3/Ba TiO3 超晶格薄膜。在超晶格薄膜生长过程中,采用高能电子衍射技术(RHEED)对LaAlO3/BaTiO3 超晶格薄膜的生长过程以及平面晶格变化进行了分析。通过对超晶格薄膜中各层RHEED衍射条纹的分析计算发现超晶格薄膜存在一个临界厚度,其值约为 17nm,当超晶格薄膜的厚度小于该临界厚度时,晶格畸变在逐渐增加,当厚度超过该临界厚度时,晶格畸变因弛豫现象的产生而逐渐减小。超晶格薄膜中不同层的RHEED衍射条纹的差别说明了由于不同应力的作用使超晶格薄膜中LAO层和BTO层表面粗糙度不同。     

LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜界面结构分析

通过研究发现,利用激光分子束外延技术生长的LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜具有良好的电学性能,其剩余极化可达到25μc/cm2.性能决定于结构,因此本文分析研究了LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜的界面结构.首先通过高能电子衍射技术在薄膜生长过程中对各层的生长及界面状况进行观测,再通过小角X射线衍射曲线及其计算机拟合曲线进一步确定超晶格薄膜的界面及结构参数,如界面的粗糙度、单层厚度等.通过研究发现,由于晶格之间的差异,LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜中LaAlO3和BaTiO3层的生长过程及微结构存在着一定的差异.     

LaAlO3/BaTiO3/SrTiO3三色超晶格的RHEED原位监测

采用激光脉冲分子束外延技术，在（100）取向的STO单晶基片上成功外延生长了LaAlO3／BaTiO3／SrTiO3超晶格。在超晶格薄膜生长过程中采用反射高能电子衍射（RHEED）对LaAlO3／BaTiO3／SrTiO3超晶格的生长过程进行了分析。通过对超晶格中各层RHEED图像分析，发现由于各层面内晶格失配的不同，超晶格各层生长特性有所区别。借助原子力显微镜（AFM）对超晶格表面形貌进行了表征，表明制备的超晶格具有原子级平整的表面。     

BaTiO3/SrTiO3超晶格的微结构研究

本实验研究利用激光分子束外延法（L－MBE）研究在SrTiO3(STO)(001)基片上生长的BaTiO3(BTO)/SrTiO3(STO)超晶格的微结构,利用小角X射线衍射光谱（SAXRD）的计算机模拟来获得BaTiO3/Sr-TiO3超晶格的微结构参数,如：总的膜厚度,超晶格周期,表面和界面的均方根粗糙度等。实验结果表明超晶格的表面和界面非常平整,均方根粗糙度大约为0.2nm,原子力显微镜（AFM）的实验研究已经证明了超晶格结构的平滑程度,超晶格的＜001＞方向存在着微弱的关联现象。     

Mn在BaTiO3中的固溶及其对BaTiO3结构影响的研究

运用XRD、SEM、HRTEM研究了Mn2O3掺杂对钛酸钡陶瓷结构的影响.随着烧结温度上升,发现Mn2O3掺杂钛酸钡样品的晶格常数在c轴方向增大.在烧结温度相同的情况下,Mn2O3掺杂能够抑制钛酸钡晶粒的生长,Mn3 在烧结的过程中逐渐的固溶进入钛酸钡晶格.从结构角度出发,提出了Mn固溶进入晶格后,在其周边微区可能产生压应力,这是样品在还原气氛下烧结仍保持高电阻现象的原因之一.     

激光分子束外延BaTiO3/SrTiO3超晶格的晶格应变研究

采用脉冲激光分子束外延(PLMBE)方法,通过优化的工艺参数,在SrTiO3(100)单晶基片上外延结构为(8/8)的BaTiO3/SrTiO3超晶格薄膜.综合利用反射式高能电子衍射系统(RHEED)、高分辨率X射线衍射(HRXRD)以及高分辨率透射电镜选区电子衍射(SAED)技术,研究超晶格薄膜的晶格应变现象和规律.研究结果表明,在制备的BaTiO3/SrTiO3超晶格薄膜中,BaTiO3晶胞面外晶格增大,面内晶格减小;而SrTiO3晶胞面内及面外方向晶格都被拉伸,但面外晶格拉伸程度较大,SrTiO3晶胞产生了与BaTiO3晶胞方向一致的四方相转变.     

BaTiO3铁电薄膜低温异质外延的生长模式研究

利用激光分子束外延异质外延 BaTiO3 薄膜。通过反射式高能电子衍射对薄膜生长进行原位监测,利用原子力显微镜分析薄膜表面形貌,发现在沉积速率为 0.016nm/s,激光功率为 6J/cm2 的条件下,当基片加热温度高于 480℃时,BaTiO3 薄膜以层状生长模式进行生长;而当温度在 430~480℃之间时,薄膜生长为SK模式,即层状加岛状的混合生长模式。进一步降低基片加热温度,在 430℃以下观察到了三维岛状生长模式。通过优化激光功率和沉积速率等工艺参数,得到了层状生长 BaTiO3 薄膜的最低结晶温度为330℃。根据实验结果分析了激光功率对薄膜生长温度的影响。同时结合 X 射线衍射分析在不同的生长条件下,研究温度对薄膜异质外延生长的影响,发现在较高的生长温度下,在 BaTiO3 薄膜生长过程中,位错产生的几率较小,薄膜的外延性好,而在较低的生长温度下,薄膜内部位错较多,异质外延性不佳。     

High resolution electron microscopy study of ferromagnet （La0.7 Ca0.3 MnO3 ）/superconductor （YBa2 Cu3 07 ） bi-layer

采用脉冲激光沉积法在LaAlO3（LAO）衬底上生长了YBa2Cu3O7/La0.7Ca0.3MnO3（YBCO/LC-MO）和La0.7Ca0.3MnO3/YBa2Cu3O7（LCMO/YBCO）两种外延薄膜,利用高分辨电子显微镜研究了其微观结构。在YBCO/LCMO/LAO薄膜中,LCMO以层-岛模式生长,并形成层状取向畴结构。YBCO层均由c轴取向晶粒组成,其中含有c/3平移畴界、额外CuO层及Y2O3第二相等缺陷结构。在LCMO/YBCO/LAO薄膜中,LAO衬底上初始生长的YBCO为c轴取向,至一定厚度（几个纳米）转为c与a轴混合生长。LCMO层在YBCO上外延生长并具有[100]m与[011]m混合取向畴结构。在LCMO/YBCO界面未观察到失配位错,因此二者界面属应变型界面。     

BaTiO3/Si界面扩散与控制方法研究

利用激光分子束外延（LMBE）方法在Si（100）基片上直接生长BaTiO3（BTO）铁电薄膜。通过俄歇电子能谱（AES），X光电子能谱（XPS）等分析手段系统研究了在Si基片上直接生长BTO铁电薄膜过程中的界面扩散现象。根据研究得到的BTO／Si界面扩散规律，采用一种新型的“温度梯度调制生长方法”减小、抑制BTO／Si界面互扩散行为，实现了BTO铁电薄膜在Si基片上的选择性择优定向生长，为在Si基片上制备具有原子级平整度的择优单一取向的BTO铁电薄膜奠定了基础。     

单斜氧化铜薄膜的磁控溅射制备及表征

采用磁控溅射,通过氧氩比的调制在玻璃衬底上沉积了单斜结构的Cu O薄膜,并重点研究了氧氩比对薄膜微结构及光学吸收边的影响。研究表明随着氧氩比的增加,薄膜逐渐从多相向单相转变,薄膜表面逐渐趋于光滑和平整,Cu O-111择优取向逐渐减弱。晶轴上的晶格畸变结果显示氧氩比对晶轴a,b和c的影响不尽相同。a,b轴上呈现的压应力均先明显增大然后变得稳定,而c轴上则呈现了压应力向拉应力的转变。氧氩比对晶格常数的影响反应了a,b和c轴上晶粒生长的各向异性。Cu O薄膜为直接带隙半导体,其1.9 e V附近的光学吸收边随着氧氩比的增加而略微蓝移,吸收边的蓝移归结于晶粒的量子尺寸效应。     

多巴胺改性BaTiO_3对BaTiO_3/PVDF复合材料击穿场强的影响

为了提高BaTiO3/PVDF复合材料的击穿场强。首先,利用多巴胺对BaTiO3进行表面功能化处理,得到多巴胺改性的BaTiO3(Dopa@BaTiO3);然后,将其与聚偏氟乙烯(PVDF)混合,采用液相浇铸法制得Dopa@BaTiO3/PVDF复合材料;最后,测量了不同Dopa@BaTiO3添加量的Dopa@BaTiO3/PVDF复合材料的击穿场强和介电性能。结果表明:与改性前的BaTiO3/PVDF复合材料相比,Dopa@BaTiO3/PVDF复合材料在击穿场强显著提高的同时,介电常数基本保持不变;当Dopa@BaTiO3添加量为3vol%时,击穿场强为210kV/mm,比改性前的复合材料的提高了78%;当Dopa@BaTiO3添加量为10vol%时,击穿场强为180kV/mm,比改性前的合材料的提高了88%。研究解决了BaTiO3/PVDF复合材料击穿场强较低的问题,可为同时提高复合材料的介电常数和击穿场强提供参考。     

Epitaxial growth of Fe/BaTiO3 heterostructures

The realization of epitaxial heterostructures involving ferroelectric (FE) and ferromagnetic (FM) materials is one of the possible routes towards the realization of devices exploiting sizable magnetoelectric effects. In this paper we demonstrate the epitaxial growth of Fe on BaTiO₃(001) as this system represents a prototypical example of interface between well known FE and FM materials with bcc and perovskite structure respectively, both with Curie temperature well above 300 K. Fe grows on BaTiO₃ with 45° rotation of its cubic lattice with respect to that of the substrate in order to reduce the lattice mismatch. Negligible interdiffusion of Ba and Ti cations or Fe atoms is found by X-ray photoemission spectroscopy, while a sizable Fe oxidation occurs within an interfacial layer with thicknesses thinner than 3 nm.     

氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能

以双酚A型二氰酸酯为树脂基体,平均粒径为3 μm的BaTiO3为功能填料,采用浇铸法研制氰酸酯复合电介质材料,考察了25℃,1MHz时氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能.结果表明,BaTiO3含量的增加提高了材料的介电常数,减小了材料的介电损耗,并且最大填充量为体系总质量的60%,此时介电常数最大(15.823),介电损耗最小(0.0037);随着树脂转化率的增加,材料的介电常数先增大后减小,而介电损耗一直在减小;硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)显著改善了BaTiO3粒子在氰酸酯基体中的分散效果,提高了材料的介电常数,保持介电损耗不变.     

Investigations on Al/BaTiO3/GaN MFS structures

A metal–insulator–semiconductor (MIS) device structure has been established on GaN by using BaTiO₃, a ferroelectric material, as an insulating layer. The composition of the deposited ferroelectric layers was studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and energy-dispersive X-ray (EDX) analysis. Fabricated Al/BaTiO₃/GaN metal–ferroelectric–semiconductor (MFS) structures have been characterised through capacitance–voltage (C–V) measurements. Improved C–V characteristics have been observed in comparison to other traditional oxide insulators. An inversion of GaN MFS structures has been attained just for the applied voltage of 5 V due to the high dielectric constant and large polarisation field of the gate ferroelectric layer. The bias stress measurements indicate a high stability of the ferroelectric material over a period of 10⁴ s.     

Effect of the dispersibility of BaTiO3 nanoparticles in BaTiO3/polyimide composites on the dielectric properties

We have investigated the effect of coupling agents with different organic moiety on the dielectric properties of polyimide/BaTiO₃ (70 nm) composite films. INAAT (isopropyl tris(N-amino-ethyl aminoethyl)titanate, KR 44) and APTS (3-amino-propyl-triethoxysilane) were used as coupling agents, respectively, for homogeneous dispersion of BaTiO₃ particles into a polyimide matrix. The composite films were prepared by pyromellitic dianhydride (PMDA) and 4,4′-oxydianiline (ODA)-based polyimide. Enhanced dispersion of BaTiO₃ particles was obtained by the use of INAAT with more organic moiety compared to that afforded by APTS. The polyimide composite with BaTiO₃ particles (BaTiO₃ content at 50 vol.%) treated by INAAT showed an increased dielectric constant of 19.03 while retaining an appropriate dielectric loss of 0.0109, as compared to the dielectric constant (14.64) of polyimide/APTS-treated BaTiO₃ composite. The results of this work demonstrate the potential use of an INAAT coupling agent with more organo functional groups for obtaining enhanced dielectric properties in a polyimide/BaTiO₃ composite for application in an embedded capacitor.     

BaTiO3／PVDF／PTTU复合材料的制备和表征

本文采用机械混合法制备了BaTiO3／PVDF／PTTU三相复合材料（PTTU为P-tolylthiourea，对甲苯硫脲），通过SEM和XRD对复合材料的微观形貌及相组成进行表征，并测试了复合材料的介电性能。研究结果表明：随BaTiO3质量分数的增大，复合材料的介电常数也随之增大；有机物PTTU可提高复合材料的介电常数，BaTiO3质量分数为80％时，ε可达117，tanδ为0．15。     

Effects of particle size of BaTiO3 powder on the dielectric properties of BaTiO3/polyvinylidene fluoride composites

The effects of particle size of fine BaTiO₃powder on dielectric properties of BaTiO₃/polyvinylidene fluoride (PVDF) composites were investigated. When the frequency of the applied field was less than 100 kHz, the dielectric constant and loss for BaTiO₃/PVDF composites decreased with increasing BaTiO₃particle size. When the frequency was greater than 100 kHz, the opposite results were obtained. The resistivity increased with increasing BaTiO₃particle size, whereas the open areas of hysteresis loops decreased gradually. The degree of poling efficiency for BaTiO₃/PVDF composites increased with increasing BaTiO₃particle size. The BaTiO₃particle size dependence of the dielectric properties of BaTiO₃/PVDF composites is explained by space charge effects at the interface between BaTiO₃and PVDF, and domain configurations (single or multi-domain) of the BaTiO₃powders.     

Mn-doped polycrystalline BaTiO3

Barium titanate was doped with ≲ 1 mol % Mn and sintered in air under conditions producing grain growth. Treatment at elevated temperatures in atmospheres of various oxygen partial pressures resulted in changes in crystallographic transition temperatures and in resistivity that seemed to be associated with a change in the valence state of manganese.