SrTiO3（110）上水热法外延生长PbTiO3薄膜

利用低温水热合成工艺，在一定浓度皆Ｐｂ（ＮＯ）３，ＴｉＣｌｒ的混合强碱性水溶液中，和在（１２０℃，０．２５ＭＰａ）的水热反应条件下，首次成功地在ＳｒＴｅＯ３单昌衬底上生长出具有面积构的ＰｂＴｉＯ３外延薄膜。     

钡铁氧体薄膜的c轴取向生长

首次使用非晶Ｂａ－Ｆｅ－Ｏ衬底层来控制钡铁氧体（ＢａＭ）薄的取向芝种非晶层决定了六角Ｍ相的结晶并改善了其晶化度。应用这各非晶衬底层,制备了ｃ轴垂直于膜表平面的ＢａＭ薄膜,其（００８）峰的摇摆曲线的半高宽△θ５０仅为２．５°。     

脉冲激光沉积c轴取向BiCuSeO外延薄膜及其热电性能

利用脉冲激光沉积技术在SrTiO3单晶基片上制备了BiCuSeO薄膜并详细研究了沉积温度对薄膜晶体结构、微观形貌及热电输运性能的影响。在最佳沉积温度(330℃)下,所制备的BiCuSeO薄膜不含任何杂相且沿c轴取向外延生长,与基片的外延关系为[010]SrTiO3∥[010]BiCuSeO和[001]SrTiO3∥[100]BiCuSeO。电学性能测试表明该薄膜在20～350 K内均表现出金属导电特性,室温电阻率仅为12.5 mΩ·cm,远低于相应的多晶块体材料。计算所得的室温功率因子PF约为3.3μW·cm-1·K-2,高于相应的多晶块体材料,表明c轴取向BiCuSeO外延薄膜在薄膜热电器件领域具有重要的应用前景。     

溶胶-凝胶法制备c轴取向生长ZnO薄膜

采用sol-gel法,在普通载玻片上使用旋转涂覆技术生长了具有c轴择优取向生长的ZnO薄膜.采用热分析、XRD、SEM等手段对薄膜样品进行了表征.热分析结果表明,二水醋酸锌-乙醇胺-乙二醇甲醚体系sol-gel的热分解过程与纯二水合乙酸锌的分解过程大相径庭.ZnO薄膜的sol-gel分解趋于在较窄的温度范围内一步完成.样品在XRD图谱中表现出明显的c轴择优取向.此外,SEM照片也表明:ZnO薄膜样品中间区域和边缘区域的表面形貌相差甚远.探讨了预热处理温度、退火温度等工艺条件对ZnO薄膜的结构性能的影响,最佳的预热处理温度被认为在ZnO相完全生成温度附近.     

脉冲激光沉积法在GaN基片上制备c轴取向LiNbO_3薄膜

采用LiNbO3单晶靶材,以激光脉冲沉积方法在六方GaN(0001)基片上沉积制备c轴取向的LiNbO3薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究了沉积温度和氧气压强对生长的薄膜的相组成、外延关系、表面形貌、晶粒大小的影响。结果显示,沉积温度500℃、氧分压20~30 Pa是在GaN基片上生长c轴取向LiNbO3薄膜的最优生长条件。XRD分析表明,生长的LiNbO3薄膜具有两种晶畴结构,其外延关系分别为[1-100](0001)LiNbO3//[11-20](0001)GaN和[10-10](0001)LiNbO3//[-12-10](0001)GaN。SEM和AFM对薄膜的表面形貌表征表明,在最优生长条件下沉积的薄膜表面平整,致密度好。     

脉冲激光沉积法在Si(111)衬底上生长高c轴取向LiNbO3薄膜

在氧压20Pa,衬底温度600℃,靶材与衬底距离4cm的最优化条件下,利用脉冲激光沉积(PLD)技术首次在无诱导电压和任何缓冲层的情况下,在单晶Si(111)衬底上生长具有优良结晶品质和高c轴取向的LiNbO3晶体薄膜.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对LiNbO3薄膜的结晶品质,择优取向性以及表面形貌进行了系统的分析.结果表明生长出了具有优异晶体质量的c轴取向LiNbO3薄膜,表面光滑平整且无裂纹产生,表面粗糙度约4.8nm,有利于硅基光电子器件的制备和利用.     

GaN材料的横向外延过生长(LEO)及其特性研究

对用LEO技术生长GaN材料的选择生长和横向生长速率进行了实验研究。结果表明，作为LEO生长基板的GaN层的表面质量是实现选择生长的关键，而图形方向对横向生长速率与纵向生长速率之比（L／V）也有重要的影响。通过选择合适的工艺条件，实现了GaN材料的LEO外延生长，所得样品的X射线衍射峰宽比用常规MOCVD法生长的样品减小了1／3。     

离轴磁控溅射生长钙钛矿外延薄膜

离轴磁控溅射法克服了传统磁控溅射二次电子和阴离子反刻蚀的缺点,改善外延薄膜的质量.本文从磁控溅射原理出发分析离轴磁控溅射相对于其他外延薄膜生长方式的优势,介绍了离轴磁控溅射的发展,重点综述离轴法制备近年来备受关注的YBa2Cu3O1-x,PbZxTi1-x和BiFeO3系钙钛矿结构外延薄膜的研究进展.     

用PECVD技术淀积PbTiO3薄膜

采用ＰＥＣＶＤ技术，以Ｐｂ（Ｃ２Ｈ５）、ＨｉＣｌ４和Ｏ２为反应源，在１７０℃温度下沉积了ＰｂＴｉＯ３功能薄膜，分别对薄膜进行了Ｘ射线荧光光谱、Ｘ光电子能谱、Ｘ射线衍射光谱和扫描电镜的化学组成及形貌等分析。     

Epitaxial Growth of Oriented Metalloporphyrin Network Thin Film for Improved Selectivity of Volatile Organic Compounds

This study reports an oriented and homogenous cobalt‐metalloporphyrin network (PIZA‐1) thin film prepared by liquid phase epitaxial (LPE) method. The thickness of the obtained thin films can be well controlled, and their photocurrent properties can also be tuned by LPE cycles or the introduction of conductive guest molecules (tetracyanoquinodimethane and C₆₀) into the PIZA‐1 pores. The study of quartz crystal microbalance adsorption confirms that the PIZA‐1 thin film with [110]‐orientation presents much higher selectivity of benzene over toluene and p‐xylene than that of the PIZA‐1 powder with mixed orientations. These results reveal that the selective adsorption of volatile organic compounds highly depends on the growth orientations of porphyrin‐based metal‐organic framework thin films. Furthermore, the work will provide a new perspective for developing important semiconductive sensing materials with improved selectivity of guest compounds.     

高分子辅助沉积法制备LaNiO3外延导电薄膜

近年来LaNiO₃(LNO)作为铁电超晶格、超导异质结和催化剂材料引起了广泛关注。本研究采用简便、低成本的高分子辅助沉积法(Polymer Assisted Deposition, PAD), 在(001)取向的SrTiO₃(STO)单晶衬底上制备了导电性能优异的LNO外延薄膜, 并对其进行各种结构和电学表征。摇摆曲线半高宽为0.38°, 表明LNO薄膜结晶度良好。高分辨XRD的φ扫描进一步证实LNO薄膜在STO衬底上异质外延生长。原位变温XRD测试进一步表征了LNO薄膜的外延生长过程。结果表明, 聚合物分解之后金属阳离子在单晶基体上有序释放并外延结晶。XPS结果表明, 采用PAD制备的LaNiO₃薄膜不存在氧空位。薄膜表面光滑, 粗糙度为0.67 nm。在10~300 K温度区间内的变温电阻率表明LNO薄膜具有良好的导电性能。上述结果表明：PAD制备的LaNiO₃薄膜具有较好的综合性能, PAD在制备外延功能薄膜材料方面具有很大的潜力。     

Quantum Conductance Probing of Oxygen Vacancies in SrTiO3 Epitaxial Thin Film using Graphene

Quantum Hall conductance in monolayer graphene on an epitaxial SrTiO₃ (STO) thin film is studied to understand the role of oxygen vacancies in determining the dielectric properties of STO. As the gate‐voltage sweep range is gradually increased in the device, systematic generation and annihilation of oxygen vacancies, evidenced from the hysteretic conductance behavior in the graphene, are observed. Furthermore, based on the experimentally observed linear scaling relation between the effective capacitance and the voltage sweep range, a simple model is constructed to manifest the relationship among the dielectric properties of STO with oxygen vacancies. The inherent quantum Hall conductance in graphene can be considered as a sensitive, robust, and noninvasive probe for understanding the electronic and ionic phenomena in complex transition‐metal oxides without impairing the oxide layer underneath.     

BST类铁电薄膜低温外延层状生长研究

利用激光分子束外延技术(LMBE)在SrTiO₃(100)单晶基片上外延生长SrTiO₃(STO)、BaTiO₃(BTO)、Ba_0.6Sr_0.4TiO₃(BST)铁电薄膜.通过反射高能电子衍射(RHEED)实时监测薄膜生长,并结合原子力显微镜(AFM)分析薄膜的生长模式,根据RHEED衍射强度振荡曲线及衍射图样的变化确定动态和静态控制最低晶化温度,发现STO、BTO、BST三种铁电薄膜可以分别在280、330、340℃的低温下实现外延层状生长.     

KMC模拟活性剂作用下的薄膜外延生长

运用动力学蒙特卡罗方法模拟了两种原子组成的薄膜外延生长时的形貌,给出了一种原子作为活性剂时的同质外延生长情况,从动力学角度模拟了表面活性剂向上漂浮的行为,模拟结果发现,在原子间结合能满足Eaa〉EBB〉EAB时,在基底上先沉积少量活性剂原子薄膜更趋于向层状模式生长;温度越高,活性剂原子越容易与沉积原子发生交换,薄膜表面更加光滑平整。同时,也发现活性剂原子的漂浮行为对温度有一个敏感的临界温度,大于这个温度时,活性剂原子呈现漂浮行为。     

聚合物复合材料薄膜极化及性能的研究

制取了ＰｂＴｉＯ３纳米微晶与高透明度的聚合物ＰＥＫ－Ｃ组成的复合材料薄膜,从介电性和有效场理论出发,对极化条件的优化进行了研究,通过测量极化后的复合材料的Ｘ－ｒａｙ衍射,得知ＰｂＴｉＯ３微晶的ｃ轴取向度达到６８％,测量了３８０ｎｍ－９００ｎｍ的透过光谱,估算了极化前后光学带隙能量。     

Si片上PbTiO3薄膜的XPS研究

用溶胶 凝胶方法在Si上成功地制备了钙钛矿型的PbTiO3薄膜。X射线衍射结果显示 ,在热处理温度为 750～ 90 0℃范围内 ,随温度升高 ,薄膜由多晶结构转变为定向结晶。X射线光电子能谱分析发现 ,薄膜表面存在SiO2 薄层 ,其厚度大约为 0 6nm ,该薄层是在制膜过程中衬底Si通过PbTiO3薄膜扩散到表面与大气中的O2 反应而形成的。在 750℃热处理的薄膜 ,膜层中不含SiO2 ,但温度升高 ,膜层中存在SiO2 成分 ,这可能是Si在向表面扩散过程中与膜中的O反应生成的。表面SiO2 可通过Ar离子的轻微溅射而消除 ,而膜内SiO2 成分只能通过调节工艺参数来消除     

PbTiO3/BiFeO3多层薄膜的铁电性质

用溶胶一凝胶方法在LaNiO3底电极上制备了BiFeO3/PbTiO3多层薄膜.研究了室温下薄膜的结构,铁电性质和漏电流性质,并将其与纯的BiFeO3薄膜的性质进行了比较.从薄膜的XRD模式中可以观察到共存的BiFe3O相和PbTiO3相.通过电滞回线测量发现,在较低的测试电场下,BiFeO3/PbqTiO3多层薄膜表现出反铁电性;而在较强的测试电场下表现出铁电性.相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/PbTiO3多层薄膜能够承受更高的测试电场而获得充分极化,从而表现出较强的铁电性.漏电流特性测试表明,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/PbTiO3多层薄膜具有更低的漏电流.