磁控溅射法制备Bi2Te3热电薄膜的研究

Bi2Te3薄膜是室温下热电性能最好的热电材料,利用磁控溅射在长有一薄层SiO2的n型硅样品上制备Bi/Te多层复合薄膜,经后续退火处理生成Bi2Te3。通过分析Bi2Te3薄膜的生长和退火工艺,探讨Bi/Te中Te的原子数分数对薄膜热电性能的影响。采用XRD和SEM对薄膜的结构、形貌和成分进行分析,并测量不同条件下的Seebeck系数。薄膜Seebeck系数均为负数,表明所制备样品是n型半导体薄膜,且最大值达到-76.81μV.K-1;电阻率ρ随Te的原子数分数增大而增大,其趋势先缓慢后迅速。Bi2Te3薄膜的热电性能良好,Te的原子数分数是60.52%时,功率因子最大,为1.765×10-4W.K-2.m-1。     

电场激活压力辅助烧结对(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8热电材料微观结构及热电性能的影响

采用电场激活压力辅助烧结（FAPAS）技术制备了(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8热电材料,采用无电场、低电场强度和高电场强度三种烧结方式作为对比实验,研究了烧结过程中施加电场强度对(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8热电材料微观结构和热电性能的影响。研究结果表明,在烧结过程中施加电场,可明显提高(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8热电材料的电导率和Seebeck系数,从而提高其综合电功率因子;而采用大电场强度烧结则会使(Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8材料出现层状结构择优取向,在电性能相对较高的情况下亦使其热导率明显减低,从而获得较高ZT值。     

(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05热压合金微观结构和电学性能相关性研究

通过熔炼,研磨制备N型(Bi2Te3)0．90(Sb2Te3)0．05(Sb2Se3)0．05热电材料的粉末,热压制备混合粉末热压合金。通过SEM和XRD研究热压合金的微观结构,在室温测量热压合金样品的电学性能。结果表明热压合金在微观结构和电学性能上存在各向异性,从而预示能够在增强材料机械强度的同时提高其热电性能。     

硫系相变材料Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5薄膜相变速度及电学输运性质研究

利用磁控溅射方法制备了Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5两种相变存贮材料的薄膜.原位X射线衍射(XRD)的结果表明,随着退火温度的升高,Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5薄膜都逐步晶化,材料结构发生了从非晶态到面心立方结构、再到六角密堆结构的转变.由衍射峰的半宽高可以看出,在达到第一次相变温度后,Ge2Sb2T...     

生长温度对Ge2Sb2Te5薄膜的相变行为以及微观结构的影响

采用射频磁控溅射方法,分别在玻璃和具有本征氧化层的Si（100）基片上制备了Ge2Sb2Te5相变薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、紫外分光光度计等对薄膜进行了表征,研究了不同生长温度（室温～300℃）的Ge2Sb2Te5薄膜的表面形貌和结晶特性。分析结果表明：室温沉积的薄膜为非晶态;沉积温度为100℃～250℃时,薄膜转变为晶粒尺度约14nm的面心立方结构;300℃～350℃沉积的薄膜有少量的六方相出现。薄膜表面粗糙度随着沉积温度的升高逐渐递增,且薄膜的反射率变化与表面粗糙度有直接的关系。     

低维Bi2Te3热电材料的制备与性能研究

用溶剂热法制备了直径在100nm以内的一维针状及厚20～30nm、长几微米的二维花朵状Bi2Te3热电材料,分析了不同形貌产物的生长机理,并对其热电性能进行了比较。结果表明,添加剂的分子结构对产物形貌起决定性作用。不同形貌产物的热电性能随温度变化的机制不同,一维纳米结构Bi2Te3产物的功率因子随温度升高而增加,最大值为143.1μΩ·m–1K–2。而二维纳米结构的Bi2Te3产物虽然在室温附近有较大的Seebeck系数,约100μV/K,但由于其电导率较低,功率因子在较宽的温度范围内保持在23μΩ·m–1K–2左右。     

SnO2:Sb薄膜的制备和光致发光性质

用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出SnO2:Sb薄膜.制备样品为多晶薄膜,具有纯氧化锡的四方金红石结构和(110)择优取向,Sb离子以替位式掺杂的形式存在于SnO2晶格中.室温条件下对样品进行光致发光测量,在392nm附近观测到强的紫外-紫光发射,发射强度随制备功率的增加而增强,且样品退火后发射强度也明显增强.紫外-紫光发射的起源被归于由Sb形成的施主能级和受主能级之间的电子跃迁.     

制备条件对Ge2Sb2Te5薄膜电学性能的影响

研究了磁控溅射制备Ge2Sb2Te5薄膜时，制备条件诸如功率、气压等对薄膜性能的影响. 主要通过测量薄膜方块电阻随退火温度的变化情况，探索Ge2Sb2Te5薄膜的成长机理. 实验结果表明，不同溅射功率下制备的薄膜经不同温度退火后方块电阻没有明显的区别，而随着溅射气压的上升，薄膜方块电阻随退火温度的增加，下降的速率增加，意味着由面心立方结构转变为六方结构所需的结晶温度降低     

制备条件对Ge2Sb2Te5薄膜电学性能的影响

研究了磁控溅射制备Ge2Sb2Te5薄膜时,制备条件诸如功率、气压等对薄膜性能的影响.主要通过测量薄膜方块电阻随退火温度的变化情况,探索Ge2Sb2Te5薄膜的成长机理.实验结果表明,不同溅射功率下制备的薄膜经不同温度退火后方块电阻没有明显的区别,而随着溅射气压的上升,薄膜方块电阻随退火温度的增加,下降的速率增加,意味着由面心立方结构转变为六方结构所需的结晶温度降低.     

制备条件对Ge2Sb2Te5薄膜电学性能的影响

研究了磁控溅射制备Ge2Sb2Te5薄膜时,制备条件诸如功率、气压等对薄膜性能的影响.主要通过测量薄膜方块电阻随退火温度的变化情况,探索Ge2Sb2Te5薄膜的成长机理.实验结果表明,不同溅射功率下制备的薄膜经不同温度退火后方块电阻没有明显的区别,而随着溅射气压的上升,薄膜方块电阻随退火温度的增加,下降的速率增加,意味着由面心立方结构转变为六方结构所需的结晶温度降低.     

溅射参数对Ge_2Sb_2Te_5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的光学常数随波长变化关系的影响 ,结果表明 :(1)当溅射功率一定时 ,随溅射氩气气压的增加 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的折射率先增大后减小 ,而消光系数先减小后增大 .(2 )当溅射氩气气压一定时 ,对于非晶态薄膜样品 ,在 5 0 0 nm波长以下 ,折射率随溅射功率的增加先增加后减小 ,消光系数则逐渐减小 ;在 5 0 0 nm以上 ,折射率随溅射功率的增加逐渐减少 ,消光系数先减小后增加 .对于晶态薄膜样品 ,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加 ,消光系数则逐渐减少 .(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化 ,在长波     

磁控反应溅射SnO2薄膜的气敏特性研究

为研究SnO2薄膜的气敏特性,采用直流磁控反应溅射法制备了SnO2薄膜。探讨和分析了SnO2薄膜气敏元件的敏感机理。对SnO2薄膜的电阻和灵敏度的测试以及对实验结果的分析表明:SnO2薄膜厚度在150~400nm为宜,一般膜厚在250nm时较为敏感。在SnO2薄膜中掺入Pd、Pt、Ag等微量杂质可大大提高SnO2薄膜气敏元件的灵敏度,且使灵敏度的峰值向低温方向移动,增强了对H2、CO和C2H5OH等可燃气体的选择性、响应时间由3min缩短到0.5s以下。     

飞秒激光辐照Ge2Sb2Te5相变薄膜的拉曼光谱研究

室温下,采用磁控溅射镀膜系统在Si(100)基片上制备了Ge2Sb2Te5(GST)薄膜样品.对分别经过不同能量密度的飞秒激光辐照及经退火炉200℃退火处理的样品,进行拉曼光谱测试,通过分析其拉曼光谱峰位的变化来研究GST薄膜从非晶态到晶态转变的相变过程.随着辐照激光能量密度的增加,薄膜的拉曼峰位出现了定向移动.经20...     

Sb2O3掺杂对ZnO薄膜光吸收性能的影响

采用RF磁控溅射技术制备了Sb2O3掺杂ZnO薄膜,通过X射线光电子能谱仪（XPS）、X射线衍射仪（XRD）和紫外-可见光（UV-Vis）分光光度计研究了Sb2O3对ZnO薄膜结构和光吸收性能的影响。结果表明：Sb2O2的掺杂影响了ZnO的原子和电子状态、晶粒的生长方式和光吸收性能。薄膜中Sb以多种形态存在：替位原子和化合物（Sb2O3、Zn,Sb2O14）等,ZnO呈混晶方式生长;随着Sb含量的增加,其引起的晶格畸变和次晶相的含量逐渐增加;掺杂薄膜在远紫外（UVA）波段的吸收显著增强,UV吸收峰变窄,强度增大,吸收边变得陡峭且向短波方向移动达5nm,在Vis波段的吸收有所增强。     

Ge2Sb2Te5的电化学特性及化学机械抛光

从电化学角度研究了Ge2Sb2Te5薄膜在化学机械抛光液中的作用，以及不同的pH值和H2O2浓度下的电化学特性. 采用Solartron SI1287电化学设备测试了Ge2Sb2Te5薄膜在溶液中的开路电位和动电位扫描. 开路电位结果表明：Ge2Sb2Te5在pH值为10的抛光液中表现出钝化行为；而抛光液的pH值为11时，开始向活化转变；当pH值为12时，薄膜处于活化状态. 在动电位扫描过程中，不同的pH值和H2O2浓度下，薄膜的扫描曲线形状相似，表明薄膜腐蚀具有相同的反应机理. 自制碱性抛光液，对Ge2Sb2Te5薄膜进行化学机械抛光，用SEM和EDS对抛光后的结构进行分析. 结果表明，通过CMP实现了Ge2Sb2Te5填充结构.     

硅离子注入对Ge2Sb2Te5结构和电阻的影响

采用磁控射频溅射法制备了Ge2Sb2Te5薄膜，利用离子注入法研究了硅掺杂对薄膜结构和电阻性能的影响. 研究发现，由于硅的掺杂，Ge2Sb2Te5薄膜的结构不仅保留了原有的面心立方低温晶相和六方高温晶相，而且出现了菱形六面体的Sb2Te3晶相；掺杂硅后，Ge2Sb2Te5薄膜的电阻有较大变化，晶态电阻的提高有利于降低非晶化相变过程的操作电流，薄膜电阻-温度稳定性的改善可保证有较宽的操作电流波动范围.     

Si2Sb2Te5 phase change material studied by an atomic force microscope nano-tip

The Si2Sb2Te5 phase change material has been studied by applying a nano-tip (30 nm in diameter) on an atomic force microscopy system. Memory switching from a high resistance state to a low resistance state has been achieved, with a resistance change of about 1000 times. In a typical Ⅰ-Ⅴ curve, the current increases significantly after the voltage exceeds～4.3 V. The phase transformation of a Si2Sb2Te5 film was studied in situ by means of in situ X-ray diffraction and temperature dependent resistance measurements. The thermal stability of Si2Sb2Te5 and Ge2Sb2Te5 was characterized and compared as well.