Hf_(0.2)Zr_(0.8)O_2铁电薄膜的制备与电性能研究

采用脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition,PLD),通过改变气氛氧压、衬底温度等工艺参数,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Hf0.2Zr0.8O2(HZO)薄膜。利用X射线衍射(XRD)表征了薄膜的结构特征;并采用Radiant RT66A进行铁电性能参数的测量,以此研究了工艺参数对薄膜结构和铁电性能的影响规律。分析结果表明,HZO铁电极化的原因主要是来自于HfO2-ZrO2(111)正交相和ZrO2(002)四方相的影响。通过上述实验结果得到,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备Hf0.2Zr0.8O2薄膜的优化条件为氧分压18 Pa、衬底温度500℃。在优化条件下制备的Hf0.2Zr0.8O2薄膜,剩余极化(2Pr)达到4μC/cm2。     

用于永久性存贮器Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3薄膜的特性

用磁控射频溅射方法制备了Pb（Zr0．52Ti0.48）O3薄膜。研究了制膜工艺对Pb（Zr0．52Ti0．48）O3薄膜相、结晶性和铁电特性的影响。实验表明，所制备的薄膜表面致密、光滑。此Pb（Zr0.52Ti0.48）O3薄膜以钙钛矿结构为主，并具有较高的剩余极化、饱和极化和较小的矫顽场。从实验结果分析得，通过控制工艺条件所制得的单相钙钛矿型的Pb（Zr0.52Ti0.48）O3薄膜的铁电特性得到很大提高。并制备出用于永久性存贮器的优质Pb（Zr0.52Ti0.48）O3薄膜。     

Sol-gel法制备Pb(Zr0.53Ti0.47)O3铁电薄膜

利用Sol-gel工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度、保温时间和薄膜厚度对其晶相、微观结构和铁电性能的影响.在500℃退火处理的PZT薄膜开始形成钙钛矿相;在550℃退火处理的PZT薄膜基本形成钙钛矿相结构;升高退火温度(500～850℃)、延长保温时间(30～150min)、增加薄膜厚度(120～630nm)都有利于PZT晶粒的长大.在650～750℃退火的PZT薄膜具有较好的铁电性能,保温时间对PZT薄膜的铁电性能影响不大,PZT薄膜的厚度为200～300nm时可以得到比较好的铁电性能.在退火温度750℃、保温时间30min条件下退火处理厚310nm的PZT薄膜,其剩余极化值(2Pr)和矫顽电场(2Ec)分别是72μC/cm2、158kV/cm.     

退火温度对Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜结构及其性能的影响

采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和微观形貌进行了表征,通过改变退火温度制得了具有单一钙钛矿结构的Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜.然后将该薄膜与环氧树脂形成复合结构材料.对其铁电性能以及复合材料的阻尼性能进行了测试,结果表明,退火温度的升高有利于改善薄膜的铁电性能,在750℃下退火的Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜,其剩余极化值2Pr达到了68.6μC/cm~2, 矫顽场强2E_c达到158.7kV/cm;同时退火温度的升高还有利于薄膜致密度的提高,对复合材料的阻尼性能也有一定的改善,当退火温度达到800℃,复合材料的阻尼损耗因子达到最大值,阻尼温域最宽,阻尼性能最好.     

(Pb,La)TiO3铁电薄膜微结构与制备工艺研究

采用射频磁控溅射技术在室温淀积、其后在700℃下退火10min,制备了（Pb,La）TiO3（简记为PLT）铁电薄膜。利用XRD研究了薄膜的结晶性;利用XPS研究了薄膜表面的化学成分、组分以及表面原子的化学价态;利用SEM研究了薄膜的断面。薄膜结构分析结果表明,在一定的制备工艺条件下,薄膜制备时间的长短对薄膜结晶性能的影响不大;XPS波谱分析表明,所测得的元素有Pb、La、Ti、O和C,其中C元素是薄膜在制备或测试过程中的污染,薄膜中没有其它杂质元素;由断面的SEM分析可知,在本论文采用的制备工艺条件下,薄膜与基底之间基本上没有互扩散,薄膜与基底的界面比较清楚。     

氧等离子体辅助脉冲激光沉积法制备PMN-PT薄膜的微观结构和电学性能

采用氧等离子体辅助脉冲激光沉积方法(PLD)在硅衬底上, 制备出高度(001)取向的钙钛矿相结构钛铌镁酸铅(PMN-PT)薄膜. 研究了氧等离子体辅助对PMN-PT薄膜相结构、微观形貌和电学性能的影响. 结果表明, 通过在薄膜沉积过程中引入高活性的氧等离子, 可以有效地提高PMN-PT薄膜的结晶质量和微观结构. 未采用氧等离子体辅助PLD方法制备PMN-PT薄膜的介电常数(10 kHz)和剩余极化(2P_r)分别为1484和18 μC/cm², 通过采用氧等离子体辅助, 其介电常数和剩余极化分别提高至3012和38 μC/cm².     

MgO缓冲层上钡铁氧体(BaFe_(12)O_(19))薄膜的制备与性能研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在(0006)取向的蓝宝石基片上,通过MgO缓冲层诱导生长了BaFe12O19(BaM)薄膜,研究了沉积温度对BaM薄膜的晶体结构和磁性能的影响规律。X射线衍射(XRD)分析结果表明,在激光脉冲频率6Hz、激光能量180mJ、MgO缓冲层的厚度50nm和沉积温度为750℃的条件下,制得的BaM薄膜c轴取向最好,其(0008)面的ω摇摆曲线半高宽(FWHM)仅为0.289°。扫描电子显微镜(SEM)结果显示此时薄膜的晶粒已有部分呈六角片状。振动样品磁强计(VSM)测试表明,在750℃时沉积的BaM薄膜面外饱和磁化强度为190A/m,剩磁比0.82,薄膜磁性能良好。     

Sol-gel法制备Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜的性能研究

用sol-gel法成功制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜,XRD结果表明制备的BNT薄膜具有(117)和(00l)的混合取向,FE-SEM显示薄膜表面光滑致密,颗粒均匀.剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为29.5μC/cm2和100kV/cm,经过109次循环后几乎无疲劳.     

取向对PLD法制备BiFeO3薄膜性能的影响

以快速等离子烧结法(SPS)制备的BiFeO3块体为靶材,用激光脉冲沉积(PLD)法在不同衬底上制备了BiFeO3(100)/LaNiO3(100)/Si(100)、BiFeO3(111)/LaNiO3(111)/SrTiO3(111)、BiFeO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si、BiFeO3(110)LaNiO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si不同择优取向的薄膜,并对薄膜进行了XRD和SEM分析。X射线衍射结果表明,BiFeO3薄膜外延沉积在导电层衬底上,并且它们具有相同的高度取向。SEM分析表明,薄膜上的晶粒是柱状形态,表面光滑致密且颗粒分布非常均匀,晶粒的边界和尺寸也能被清晰地观察到。通过铁电铁磁性能研究,BiFeO3(111)择优取向性能最佳。SrTiO3衬底上(111)取向的BiFeO3薄膜铁电剩余极化值达到了30.3μC/cm2,漏电流为1.0×10-3 A/cm2,饱和磁化强度为20.0kA/m。     

Pb（Zr_（0．52）Ti_（0．48））O_3铁电薄膜的脉冲准分子激光沉积

用ＡｒＦ脉冲准分子激光在ＳＯＩ和Ｐｔ／ＳＯＩ衬底上沉积了Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ＿３铁电薄膜，并用快速退火进行热处理。ｘ射线衍射、卢瑟辐背散射等分析表明：所结晶的薄膜是以（１００）和（１１０）为主要取向的多晶膜，且结晶情况与热处理温度和时间密切相关；ＰＺＴ薄膜呈现铁电性，其剩余极化Ｐｒ＝１５μｃ／ｃｍ￣２，矫顽电场Ｅｃ＝５０ｋＶ／ｃｍ；并且具有较高的介电常数和较高的电阻率。     

Microstructural characteristics of epitaxial BaSrNb0.3Ti0.7O3 film

Microstructural characteristics in the BaSrNb0.3Ti0.7O3 thin film, grown on SrTiO3 substrate by computercontrolled laser molecular beam epitaxy, were characterized by means of transmission electron microscopy （TEM）. It is found that the film is single-crystallized and epitaxially grown on the SrTiO3 substrate forming a flat and distinct interface. Anti-phase domains were identified, and the crystallographic features of mismatch dislocations at the interface between film and substrate were clarified. The high conductivity of the present film was discussed from the viewpoint of Nb dopant and the nitrogen atmosphere.     

(Pb0.90La0.10)Ti0.975O3/LaNiO3薄膜的射频磁控溅射制备和性能研究

采用射频磁控溅射技术,以LaNiO3(LNO)作为过渡层,在SiO2/Si(100)、Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上分别获得了(100)、(110)取向的(Pb0.90La0.10)Ti0.975O3(PLT)铁电薄膜.研究了LNO/Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)和LNO/SiO2/Si(100)基底对PLT薄膜微结构和铁电性能的影响.实验结果表明,与在LNO/Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底上沉积的(110)取向的PLT薄膜相比较,在LNO/SiO2/Si(100)基底上沉积的高度(100)取向的PLT薄膜具有更好的微结构和更高的剩余极化强度,其2Pr为40.4μC/cm2.     

LaNiO3缓冲层对Pb(Zr,Ti)O3铁电薄膜的影响

采用化学溶液法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了PbZr0．4Ti0.6O3／LaNiO3(PZT／LNO)多层薄膜。X射线衍射测量表明LNO缓冲层的引入使PZT薄膜(111)择优取向度减小,(100)取向增加。原子力显微镜测量表明引入LNO缓冲层使得PZT薄膜表面更加平整、致密。在LNO缓冲层上制备的PZT薄膜具有优良的铁电特性和介电特性：LNO缓冲层厚度为40nm时,500kV／cm的外加电．场下。剩余极化(Pr)为37．6μC／cm^2,矫顽电场(Ec)为65kV／cm;100kHz时,介电常数达到822,并且发现LNO缓冲层的厚度为40nm,PZT的铁电、介电特性改进最为显著。     

Enhancement of the dielectric properties of Pb(La,Ti)O3 thin films fabricated by pulsed laser deposition

PLT thin films with a thickness of 600 nm were grown by pulsed laser deposition (PLD) using different laser wavelengths of 355, 532 and 1064 nm, respectively. We have systematically investigated the variation of grain sizes depending on the process condition. A two-step process to grow (Pb_0.72La_0.28)Ti_0.93O₃ (PLT) films was adopted and verified to be useful to enlarge the grain size of the film and to enhance leakage current characteristics. Structural and electrical properties including dielectric constant, ferroelectric characteristics, and leakage current of PLT thin films were shown to be strongly influenced by grain size.     

La_(0.7)Ca_(0.3)Fe_(0.25)Co_(0.75)O_3-聚苯胺纳米复合材料的合成与表征

用甘氨酸一硝酸盐燃烧法制备掺杂的钙钛矿型La0.7Ca0.3Fe0.25Co0.75O3纳米晶体复合氧化物;以苯胺、过硫酸铵为原料,盐酸为溶荆,采用原位聚合法合成粒径为18.1nm的La0.7Ca0.3Fe0.25Co0.75O3-聚苯胺纳米复合材料.用IR、XRD、SEM和电化学测试对复合材料进行表征.结果表明;La0.7Ca0.3Fe0.25Co0.75O3纳米晶体阻碍了聚苯胺结晶,复合材料中PANI和La0.7Ca0.3Fe0.25Co0.75O3存在相互作用,高分子基体在一定程度上减少了纳米颗粒的团聚.循环伏安表明,在KOH溶液中,复合材料有更好的电化学活性.     

溶胶—凝胶法制备（Pb,La）TiO3铁电陶瓷薄膜的研究

用红外光谱研究了溶胶－凝胶法制备ＰＬＴ铁电陶瓷薄膜的成胶机理，研究了前体溶液的稳定性及多次覆膜工艺。     

紫外激光脉冲沉积法制备高温超导（Bi,Pb）2Sr2CaCu2O8薄膜的研究

用紫外脉冲激光沉积技术在单晶衬底上制备高温超导(Bi,Pb)2Sr2CaCu2O8薄膜,系统研究了不同镀膜参数对薄膜结晶质量的影响,获得了优化的镀膜工艺。并在较低温沉积、高温退火,以及高温沉积两种工艺下均获得了具有c轴取向、无杂相及无挥发(分解)的(Bi,Pb)2Sr2CaCu2O8薄膜。相比于高温沉积,低温沉积、高温退火制备的薄膜结晶质量更好。     

紫外脉冲激光淀积法制备Pb(Ta0.05Zr0.48Ti0.47)O3薄膜的铁电性质

用紫外脉冲激光淀积方法在Pt／TiO2／SiO2／Si(001)衬底上制备了La1-xSrxCoO3／Pb(Ta0.05Zr0.48Ti0.47)O3(PTZT)／La1-xSrxCoO3异质结构薄膜。发现底电极La0.25Sr0.75CoO3可以诱导PTZT薄膜沿(001)方向取向生长。在500kHz和5V的工作电压下铁电电容器La0.25Sr0.75CoO3/PTZT／La0.25Sr0.75CoO3经过5×1010次反转之后,仍保持其初始电极化的96％。此异质结构横截面的扫描电镜照片表明界面上没有明显的因化学反应导致的第二相存在。     

壳聚糖／纳米La0．7Ca0．3Fe0．25Co0．75O3复合膜的制备及表征

采用甘氨酸一硝酸盐燃烧法成功的制备了La0．7Ca0．3Fe0．25Co0．75O3钙钛矿型复合氧化物,并通过扫描电镜、红外光谱、XRD现代分析手段对其进行了分析,结果表明La0．7Ca0．3Fe0．25Co0．75O3纳米晶体复合氧化物呈球形,粒径为19．1nm。利用溶胶-凝胶法在壳聚糖溶液中制备壳聚糖／La0．7Ca0．3Fe0．25Co0．75O3薄膜,并通过以上分析手段,对膜的表面形貌、成分变化、La0．7Ca0．3Fe0．25Co0．75O3的形态、粒子尺寸等进行分析,研究其成膜前后的变化。结果表明壳聚糖与La0．7Ca0．3Fe0．25Co0．75O3之间存在较强的氢键相互作用,这种分子问的相互作用扰乱了壳聚糖原有的晶体结构,在壳聚糖与La0．7Ca0．3Fe0．25Co0．75O3复合过程中产生了新的分子排列,从而使两组分之间形成了良好的分散与相容。