层状钙钛矿型Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜在LaNiO_3/Si上取向生长的TEM研究

用溶胶-凝胶工艺在披覆了LaNiO3底电极的(100)Si衬底上制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)铁电薄膜.X射线衍射结果显示,LaNiO3层呈(110)择优取向,BNdT薄膜呈c轴和a/b轴混合择优取向.透射电镜观察表明,LaNiO3电极层和BNdT薄膜厚度分别约为180 nm和320 nm.BNdT薄膜分为上下两层,厚约100 nm的底层以薄片状c轴择优取向晶粒为主,在顶层许多柱状晶粒为a/b轴择优取向.讨论了BNdT薄膜在(110)LaNiO3电极上的择优取向生长机制.     

(001)Si衬底上La0.9Sr0.1MnO3/SrTiO3外延生长薄膜的界面电子显微学研究

本文利用高分辨电子显微术、电子能量损失谱和电子全息技术对Si基体上生长的SrTiO3（STO）和La0.9Sr0.1MnO3（LSMO）薄膜及其STO层和Si基体之间的界面结构进行了深入研究,结果表明在Si和STO层之间由于氧扩散会形成一层过渡的SiOx无序层,且随沉积条件不同界面原子无序层厚度稍有不同;选区电子衍射结果表明薄膜和基体之间的外延生长关系为[001]LSMO//[^-110]Si,[110]LSMO//[001]Si[001]STO,//[001]Si,[010]STO//[110]Si;电子能量损失谱分析表明界面无序层中Si离子的氧化态处于Si^2＋和Si^0之间;电子全息结果清晰地显示了基体与薄膜之间存在明显的相位和势垒变化,负电荷聚集在界面SiOx的无序层中。     

庞磁电阻La0.8Sr0.2MnO3薄膜的微结构研究

利用激光分子束外延方法在(001)SrTiO3衬底上制备庞磁电阻La0.8Sr0.2MnO3薄膜.发现高密度、尺度均匀的纳米聚集物弥散地分布在La0.8Sr0.2MnO3薄膜中.Z衬度像、EDS及电子衍射综合分析表明,这些纳米聚集物的内部成分出现起伏,主要特征是富Mn贫La,Mn/La的比值在其核心处达到极大值,形成立方结构的第二相MnO.LSMO薄膜由两种正交结构的取向畴组成.MnO与畴1的取向关系为[101]LSMO,1//[100]MnO和(010)LSMO,1//(010)MnO;与畴2的关系为[101]LSMO,2//[100]MnO和(010)LSMO,2//(001)MnO.在LSMO/STO外延体系中,还观察到大量的失配位错.失配位错的类型分为刃型失配位错,位错线沿<100>方向;螺型失配位错,位错线沿<110>方向.刃型位错是基中原有位错在薄膜生长过程中沿生长表面的扩展造成的;螺型失配位错的形成与降温过程中LSMO正交结构的取向畴的形成有关.     

PZT/NFO/LSMO多层磁电外延薄膜微观结构研究

用脉冲激光沉积法在(110)取向的SrTiO3(STO)单晶衬底上制备了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3/NiFe2O4/La0.7Sr0.3MnO3(PZT/NFO/LSMO)磁电复合外延薄膜,并用X射线衍射和透射电镜技术研究了外延薄膜的物相和显微结构。原子力显微镜结果表明PZT、NFO和LSMO薄膜表面均平整,晶粒尺寸分布均匀,表面粗糙度分别为1.8,1.7和0.2 nm。X射线衍射、选区电子衍射和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)测试结果均证明各层薄膜沿(110)STO衬底外延生长,其外延关系为(110)PZT//(110)NFO//(110)LSMO//(110)STO和[001]PZT//[001]NFO//[001]LSMO//[001]STO。HRTEM结果显示,NFO/LSMO界面和LSMO/STO界面平整外延性好,无缺陷,而PZT/NFO界面较粗糙;NFO薄膜表面呈锯齿状,锯齿状面为立方NFO的能量最低{111}面,而PZT薄膜表面呈岛状,进一步的显微结构分析认为PZT薄膜为层状-岛状生长模式。     

Si(001)斜切衬底上Ge量子点的固相外延生长

研究了Si(001)面偏[110]方向6°斜切衬底上Ge量子点的固相外延生长.实验结果表明,在Si(001)6°斜切衬底上固相外延生长Ge量子点的最佳退火温度为640℃,在斜切衬底上成岛生长的临界厚度低于在Si(001)衬底成岛生长的临界厚度,6°斜切衬底上淀积0.7nm Ge即可成岛,少于Si(001)衬底片上Ge成岛所需的淀积量.从Ge量子点的密度随固相外延温度的变化曲线,得到Ge量子点的激活能为1.9eV,远高于Si(111)面上固相外延Ge量子点的激活能0.3eV.实验亦发现,在Si(001)斜切衬底上固相外延生长的Ge量子点较Si(001)衬底上形成的量子点的热稳定性要好.     

Si(001)斜切衬底上Ge量子点的固相外延生长

研究了Si(001)面偏[110]方向6°斜切衬底上Ge量子点的固相外延生长.实验结果表明,在Si(001)6°斜切衬底上固相外延生长Ge量子点的最佳退火温度为640℃,在斜切衬底上成岛生长的临界厚度低于在Si(001)衬底成岛生长的临界厚度,6°斜切衬底上淀积0.7nm Ge即可成岛,少于Si(001)衬底片上Ge成岛所需的淀积量.从Ge量子点的密度随固相外延温度的变化曲线,得到Ge量子点的激活能为1.9eV,远高于Si(111)面上固相外延Ge量子点的激活能0.3eV.实验亦发现,在Si(001)斜切衬底上固相外延生长的Ge量子点较Si(001)衬底上形成的量子点的热稳定性要好.     

钙钛矿外延薄膜中一种新型分裂失配位错的HRTEM研究

在钙钛矿型氧化物外延薄膜中 ,人们已观察到柏格斯矢量b =[10 0 ]的刃型失配位错 ,伴随 (0 0 1)层错b =(1 2 )〈10 1〉的不全失配位错。最近 ,我们用TEM研究了生长在 (0 0 1)LaAlO3 上Ba0 3 Sr0 7TiO3(BSTO)外延薄膜中的缺陷结构。在薄膜的近界面层观察到了高密度的穿透位错 ,其中大部分穿透位错是与 (1 2 )〈10 1〉层错相伴的不全位错[1,2 ] 。本文介绍在该薄膜中观察到的一种新型的分裂失配位错 ,如图 1所示。靠近BSTO LaAlO3 界面有四个被标为 1 4的不全位错和一被标为 5的螺位错。不全位错 2和 3间夹层错的位移矢量是 (1 2 )…     

GaN/GaAs(001)外延薄膜的湿法腐蚀特性

对在GaAs (001) 衬底上用金属有机物气相外延(MOVPE)方法生长的GaN薄膜的湿法腐蚀特性进行了研究.所用腐蚀液包括HCl、H3PO4、KOH水溶液以及熔融KOH,腐蚀温度为90～300℃.实验发现不同的腐蚀液在样品表面腐蚀出不同形状的腐蚀坑.KOH溶液腐蚀出长方形的坑,长边平行于(111)A面,表明沿相互垂直的〈110〉晶向的腐蚀特性不同.用不同晶面相对反应性的差别定性解释了腐蚀的这种非对称性.此外,还发现KOH水溶液更有可能用于显示立方相GaN外延层中的层错.     

GaN/GaAs(001)外延薄膜的湿法腐蚀特性

对在GaAs (001) 衬底上用金属有机物气相外延(MOVPE)方法生长的GaN薄膜的湿法腐蚀特性进行了研究.所用腐蚀液包括HCl、H3PO4、KOH水溶液以及熔融KOH,腐蚀温度为90～300℃.实验发现不同的腐蚀液在样品表面腐蚀出不同形状的腐蚀坑.KOH溶液腐蚀出长方形的坑,长边平行于(111)A面,表明沿相互垂直的〈110〉晶向的腐蚀特性不同.用不同晶面相对反应性的差别定性解释了腐蚀的这种非对称性.此外,还发现KOH水溶液更有可能用于显示立方相GaN外延层中的层错.     

TeO_2单晶体沿[001]直拉生长时容易出现系属结构缺陷的讨论

对于沿[001]生长的TeO_2单晶体,在生长过程中,常常观察到原生晶体在[001]和[010]生长稜附近,平行于生长轴出现有线条、线族.对这种结构缺陷的组态进行了研究,从微观结构分析得出这种线条、线族结构是对晶体生长轴旋转了一个小的晶体方向的微小晶粒的集合体,我们测得的旋转角大约在1°左右.从位错理论来解释所出现的这种晶体方向错乱引起的小角晶界现象,明确了这种结构缺陷是所谓的系属结构(Lineagestructure)缺陷.通过对晶体生长界面形态观察,从界面形态的差異(沿[001]轴向生长和沿[110]轴向生长的生长界面形态差異)讨论了晶体的生长机制,认为系属结构缺陷的发生与TeO_2晶体直拉生长时选择的拉晶轴向有很大的关系.     

A Structural Investigation of CdTe(001) Thin Films on GaAs/Si(001) Substrates by High-Resolution Electron Microscopy

Epitaxial CdTe thin films were grown on GaAs/Si(001) substrates by metalorganic chemical vapor deposition using thin GaAs as a buffer layer. The interfaces were investigated using high-resolution transmission electron microscopy and geometric phase analysis strain mapping. It was observed that dislocation cores exist at the CdTe/GaAs interface with periodic distribution. The spacing of the misfit dislocation was measured to be about 2?nm, corresponding to the calculated spacing of a misfit dislocation (2.6?nm) in CdTe/Si with Burgers vector of a[110]/2. From these results, it is suggested that the GaAs buffer layer effectively absorbs the strain originating from the large lattice mismatch between the CdTe thin film and Si substrate with the formation of periodic structural defects.     

非晶态SiO2过渡层对生长C轴取向LiNbO3薄膜的影响

采用磁控溅射方法,在Si衬底和LiNbO3薄膜之间引入SiO2过渡层制备LiNbO3薄膜。采用X射线衍射（XRD〉、傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对LiNbO3薄膜的结晶取向、组成成分和表面形貌进行了表征,重点研究了非晶态SiO2过渡层对LiNbO3薄膜C轴取向的影响。结果表明,非晶态S...     

制备工艺对ZnO薄膜的结构与光学性质的影响

利用射频磁控反应溅射技术生长出具有高度晶面(0002)取向的ZnO外延薄膜。通过AFM、XRD、吸收光谱和荧光光谱等测试手段,分别研究分析了不同衬底、不同溅射气氛和退火对ZnO薄膜结构及光学性质的影响。研究表明,在200℃低温生长的硅基ZnO薄膜具有几百纳米的氧化锌准六角结构外形;当氧氩比为4:1(质量流量比)时,吸收谱激子峰最佳;退火后,激子峰(363 nm)加强,同时出现了402 nm的本征氧空位紫光发射。     

热电Ca3Co4O9薄膜的一致取向生长及其激光感生电压效应

利用脉冲激光沉积(PLD)法,在蓝宝石(0001)平衬底上成功制备了c轴一致取向的Ca3Co4O9薄膜。利用X射线衍射(XRD)分析测定了薄膜的相结构和生长取向。研究了不同衬底温度与不同原位氧压对Ca3Co4O9薄膜结晶质量与生长取向的影响,确定了最佳生长条件。利用这一条件在倾斜Al2O3(0001)衬底上制备了Ca3Co4O9薄膜。研究发现,当Ca3Co4O9薄膜被波长248nm,脉冲宽度20ns的脉冲激光照射时,在薄膜两端存在较大的激光感生热电电压(LITV)信号,峰值电压达到4.4V,其上升沿为36ns,半峰全宽(FWHM)为131ns。可以认为这种激光感生热电电压信号是由于Ca3Co4O9薄膜面内与面间泽贝克(Seebeck)系数张量的各向异性引起的。     

脉冲激光沉积技术沉积温度对PZT/LSAT薄膜生长取向的影响

采用固相法分别制备了标准摩尔配比和铅过垦10%的两种靶材.并利用脉冲激光沉积技术(PLD)在镧锶铝钽(LaSrAlTaO3,LSAT)单晶衬底上成功制备了锆钛酸铅(Pb(Zr0.3Ti0.7)O3,PZT)铁电薄膜,在550～750℃沉积温度范围内研究了PZT薄膜的生长取向和铅含最对薄膜生长取向的影响.利用X射线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)表征了薄膜生长取向和表面形貌.XRD测量表明在标准摩尔配比情况下薄膜牛长从550 C近似c轴取向逐渐过渡到750℃近似a轴取向,而在铅过量情况下薄膜生长取向无明显过渡性变化;AFM测量表明PZT薄膜在近似C轴和a轴生长情况下,表面均方根(RMS)粗糙度分别为16.9 nm和13.7 nm,而在混合生长无择优取向的情况下,薄膜表面均方根粗糙度达到68 nm,这可能是两种取向竞争生长的结果.     

Characterization of the YbBa2Cu3O7-y and YBa2Cu3O7-y thin superconducting films prepared by chemical solution deposition on MgO(001) substrate

Thin superconducting films of the YbBa2Cu3O7-y (Yb123) and YBa2Cu3O7-y (Y123), prepared by post-deposition annealing of the metal naphthenates gels spin-coated on MgO(001) substrate, have been characterized by cross-sectional high-resolution electron microscopy and X-ray diffraction. It was found that the c-axis Yb123 films were epitaxially grown on the MgO(001) substrate at the temperature range from 700 degrees C to 775 degrees C in a gas mixture containing Ar and O2 with the oxygen partial pressure of p(O2) = 10(-4) atm. In contrast to the Yb123 films, it was found that Y123 films could be derived at a wider temperature range from 750 degrees C to 950 degrees C. Randomly oriented Y123 films were also grown on the MgO(001) substrate besides the majority of in-plane c-axis oriented growth.     

退火气氛对稀土Eu3+掺杂ZnO薄膜结构和发光性质的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(111)衬底上制备稀土Eu3+掺杂ZnO薄膜材料,分别在纯氧和真空气氛中进行退火处理。XRD图谱中仅观察到尖锐的ZnO(002)衍射峰,表明ZnO:Eu3+,Li+薄膜具有良好的c轴取向。薄膜的结构参数显示：在纯氧气氛中退火的样品具有较大的晶粒尺寸且应力较小,表明在纯氧中退火的样品具有较好的结晶质量。通过光致发光谱发现,在纯氧中退火的样品的IUV/IDL比值较大,说明在纯氧中退火的样品缺陷去除更充分,结晶质量更好。当用395nm光激发样品时,仅发现Eu3+位于595nm附近的5D0→7F1磁偶极跃迁峰。并没有发现Eu3+在613 nm附近的特征波长发射,表明掺杂的Eu3+占据了ZnO基质反演对称中心格位。     

PLD法生长硅基ZnO薄膜的特性

用脉冲激光沉积法(PLD)在n型硅(111)平面上生长ZnO薄膜。XRD在2θ为34°处出现了唯一的衍射峰,半高宽仅0.85°;傅里叶红外吸收(FTIR)在413.08cm–1附近出现了对应Zn—O键的红外光谱的特征吸收峰;光致发光(PL)测量发现了位于330,368,417和467nm处的室温光致发光峰;SEM和TEM显示了薄膜的表面形貌以及结晶程度。ZnO单晶薄膜具有c轴取向高度一致的六方纤锌矿结构。     

外延BiFeO_3薄膜的温度特性

基于Landau-Devonshire唯象理论,采用等效衬底晶格常数的方法,并拟合了磁刚度系数的温度函数,对多铁性外延BiFeO3薄膜的铁电性和磁性进行了研究。结果表明,70nm厚薄膜的磁化强度在10～731℃先增加后减小,在371℃时有最大值64569A/m,随膜厚的增加磁化强度的极值减小;自发极化、c轴晶格常数随膜厚的增加而减小,同一厚度薄膜随温度的升高自发极化强度减小;压电常数、相对介电常数随温度升高而增大,随膜厚增加而增加。