沉积温度对BiFeO3薄膜的微观结构与化学计量比的影响

采用高分辨透射电子显微镜并结合选区电子衍射、X射线能谱仪技术研究沉积温度对BiFeO3薄膜的微观结构与化学计量比的影响。与600℃和700℃沉积的BiFeO3薄膜相比,在500℃沉积的BiFeO3薄膜表面出现了许多岛状的二次相,即Bi2O3。当沉积温度提高到600℃和700℃时,外延BiFeO3薄膜是单晶,并且与SrRuO3缓冲层匹配良好,而且没有出现位错和二次相。通过大量的EDS数据统计分析,在500℃、600℃和700℃生长的BiFeO3薄膜,它们的Bi/Fe摩尔比分别为0.798、0.906和0.870,其中,Bi元素的缺乏可能是由于500℃时析出物Bi2O3的形成和700℃时Bi的挥发所致。     

射频磁控溅射法制备（Ba0.7Sr0.3）TiO3铁电薄膜

采用射频磁控溅射法制备了用于非致冷红外焦平面阵列的（Ba0.7Sr0.3）TiO3（BST）铁电薄膜。研究了BST铁电薄膜的制备工艺,分析了BST铁电薄膜的晶体结构和微观形貌。测试了其介电特性,测得的相对介电常数－温度曲线表明制备的（Ba0.7Sr0.3）TiO3铁电薄膜的居里温度在室温附近,约30℃处。     

0.7BiFeO_3-0.3PbTiO_3薄膜结构与电学性能的厚度效应

以溶胶–凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(111)基底上制备了厚度为30~1 110 nm的0.7BiFeO3-0.3PbTiO3(0.7BFO-0.3PT)薄膜,研究了薄膜厚度对0.7BFO-0.3PT薄膜的结构与电学性能的影响。结果表明,随着膜厚的增加,晶格常数c与a的比值c/a以及晶粒尺寸都呈现先增大后减小的趋势,但其剩余极化强度及介电常数却均与薄膜厚度呈正比。厚度为180 nm的0.7BFO-0.3PT薄膜具有最大的矫顽场(2.99×105V/cm)和晶粒均匀度(42 nm),同时其晶格常数比c/a也达到最大,为1.129 9。     

BiFeO3/Bi4Ti3O12多层铁电薄膜的性能研究

采用sol-gel法在FTO/玻璃底电极上制备了BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜。研究了室温下薄膜的结构,铁电和漏电流性质。结果表明,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜具有更低的漏电流,表现出较强的铁电性,在4.40×105V/cm的测试电场强度下,剩余极化强度为3.7×10–5C/cm2。在2.00×105V/cm的测试电场强度下,BiFeO3和BiFeO3/Bi4Ti3O12薄膜的漏电流密度分别为10–5和10–7A/cm2。     

射频磁控溅射参数对 Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法在 Pt/TiO2/SiO2/Si(100) 衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜,研究了工作气压、衬底温度等溅射参数对Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和电学性质的影响.使用 XRD 分析了工作气压为 2Pa、衬底温度分别为 200 ℃、400 ℃、600℃(组a),以及衬底温度为600℃、工作气压分别为 1.5Pa、2.0Pa、2.5Pa、3.0Pa 和 5.0Pa (组b)两组薄膜的微结构,结果表明工作气压在 2.5Pa 以下、衬底温度为 600℃时沉积的薄膜具有较好的钙钛矿结构.在 1.5Pa 条件下溅射的薄膜具有明显的(111)择优取向.在2.5Pa时,Pt/Ba0.7Sr0.3TiO3/Pt电容有最优铁电性能,在外加4 V电压(电场为 80 kV/cm)下,剩余极化 (Pr) 和矫顽场(Ec)分别为 2.32 μC/cm2、21.1 kV/cm.     

铁酸铋基多铁陶瓷的微观结构和介电性能研究

采用固相反应法制备了(1-x)BiFeO3-xBaTiO3(BF-xBT,0.2≤x≤0.35)多铁陶瓷。研究了二元系固溶体在不同煅烧条件下的相结构和微观形貌,以及不同的BaTiO3(BT)含量对多铁陶瓷性能的影响。研究结果表明,所有的陶瓷样品都具有单一的钙钛矿结构。随着BT含量的增加,固溶体中的杂相呈减少趋势,同时介电常数逐渐增大。另外,当x=0.3时,二元系固溶体在900℃时晶粒增长,但不均匀,在1 000℃时晶界出现融化现象,晶粒间出现孔洞,结果表明,950℃为最适合的烧结温度。     

(Bi3.7Dy0.3)(Ti2.8V0.2)O12铁电薄膜的制备及退火影响

铁电材料在铁电存储器等领域具有良好的应用前景,受到极大的关注,其中铋层状铁电薄膜因为其良好的铁电性,得到了广泛的研究.采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底成功沉积出(Bi3.7Dy0.3)(Ti2.8V0.2)O12(BDTV)的A、B位同时掺杂的铁电薄膜,发现这种双掺能够显著改善薄膜的铁电性.研究了650～800℃不同退火温度下,BDTV铁电薄膜的铁电性能、晶体结构及表面形貌变化.通过SEM分析发现,温度为750℃时,薄膜的颗粒生长较好,薄膜的铁电性能最佳.     

BaxSr（1—x）TiO3多层膜椭偏光谱研究

用溶胶－凝胶技术在Bi(100）衬底上制备了单层和渐变型多层的BaxSr(1-X)TiO3薄膜，其膜层组分分别为：Ba0.7Sr0.3TiO3,Ba0.8Sr0.2TiO,Ba0.9Sr0.1TiO3,BaTiO3，对生长制备出的多层BaxSr(1-X)TiO3薄膜进行了变角度椭偏光谱测量，通过椭偏光谱解谱分析研究，首次得到了BaxSr(1-X)TiO3多层膜结构不同膜层的膜厚和光学常数，其结果显示：椭偏光谱分析得到的不同膜层的膜厚与卢瑟福背向散射测量得到的结果基本相符；渐变型多层膜中BaTiO3薄膜的折射率比单层BaTiO3薄膜折射率大许多，与体BaTiO3的折射率相接近，这说明渐变型多层膜中BaTiO3薄膜的光学性质与体材料的光学性质接近。     

ZnO缓冲层对Mg0.3Zn0.7O紫外探测器的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Mg0.3Zn0.7O薄膜,并制作了金属-半导体-金属结构的深紫外探测器.研究了高质量ZnO缓冲层的引入对Mg0.3Zn0.7O薄膜的吸收谱和结晶特性以及Mg0.3Zn0.7O紫外探测器响应参数的影响.实验结果表明:ZnO缓冲层的引入使Mg0.3Zn0.7O薄膜的紫外-可见光吸收谱有轻微的红移,但可以明显提高薄膜的结晶质量,同时ZnO/Mg0.3Zn0.7O探测器的I-V特性表明,ZnO缓冲层的引入可以显著提高器件的光电流,改善其响应特性,在20V偏压下将Mg0.3Zn0.7O探测器的响应度由0.035 A/W提高至0.63 A/W.     

BaTiO3-Yb2O3-MgO系陶瓷居里点移动机理研究

通过在BaTiO3陶瓷中单独添加Yb2O3或复合添加MgO/Yb2O3,研究了不同含量Yb3 掺杂对Ba-TiO3陶瓷居里点的影响。研究表明,在BaTiO3陶瓷中单独添加Yb3 使陶瓷介电常数减小,介电常数温度特性改善,但不会影响居里温度。而同时添加Mg2 与Yb3 时,BaTiO3陶瓷的温度特性能满足X8R(-55~150℃,电容变化率ΔC/C≤±15%,)标准,且系统的居里点随Yb3 含量增大而升高,掺入Yb3 每增加1%(摩尔比)使居里点提高2℃。研究认为,BaTiO3居里点向高温方向移动是由于在具有壳-芯结构BaTiO3陶瓷中,Yb3 取代Ti4 使晶粒壳晶胞体积增大,对晶粒芯产生张应力所致。     

（Ba1—xSrx）TiO3薄膜的制备及性能的研究

选用Ba(C2H3O2)2、Sr(C2H3O2)2.1/2H2O和Ti（OC4H9）4为原材料,冰醋酸为催化剂,乙二醇乙醚为溶剂。用改进的溶胶－凝胶技术在Pt/Ti/SiO2/Si基片上成功地制备出钙钛型结构的（Ba1-xSrx)TiO3薄膜。该薄膜是制备铁电动态随机存储器、微波电容和非致冷红外焦平面阵列的优选材料;分析了薄膜的结构;测试了薄膜的介电和铁电性能。在室温10kHz下,（Ba0.73Sr0.27)TiO3薄膜介电系数和损耗分别为300和0．03。在室温1kHz下,（Ba0.95Sr0.05)TiO3薄膜剩余极化强度的矫顽场分别为3μC／cm^2和50kV/cm。     

Si基Bi_4Ti_3O_(12)薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法直接在p-Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度,而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

Au／PZT／p-Si结构铁电存储二极管的制备及其性能

采用准分子脉冲激光沉积(PLD)工艺,制备了Au／PZT／p-Si结构铁电存储二极管.在氧气氛350℃低温沉积、原位530℃快速退火工艺条件下,获得了多晶纯钙钛矿结构的Pb（Zr0.52Ti0.48）O3（PZT）铁电薄膜.PZT薄膜的铁电性能测试显示较饱和的、不对称的电滞回线,其剩余极化和矫顽场分别为13μC／cm2和48kV／cm.从C-V和I-V特性曲线观察到源于铁电极化的回滞现象,记忆窗口约1.1V,＋4V偏压下电流密度为3.9×10－6A／cm2.     

BiFeO3多铁性低维纳米结构研究进展

BiFeO3多铁性低维纳米结构（如纳米晶、纳米线、纳米管、纳米岛等）因其出色的室温多铁性能以及纳尺度下的新型尺寸效应特性,在新型多态存储器及自旋电子学器件方面受到广泛关注。近年来,人们在BiFeO3多铁性低维纳米结构的制备与表征（电、磁性能以及微结构）方面取得了相当进展,本文对此进行了评述。首先,对高质量的BiFeO3多铁性低维纳米结构的制备方法进行了简短评述,然后介绍了BiFeO3多铁性低维纳米结构的纳尺度电性能与磁性能表征以及磁电耦合效应。最后,综述了BiFeO3多铁性低维纳米结构的微结构研究进展以及BiFeO3多铁性低维纳米结构的理论研究结果,并指出了未来BiFeO3多铁性低维纳米结构研究需要重点解决的一些问题。     

Pb（Zrx，Ti1-x）O3成分梯度铁电薄膜的制备、结构及电性能表征

采用Sol-Gel方法,通过快速热处理,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出Pb(Zrx,Ti1-x)O3成分梯度薄膜.经俄歇微探针能谱仪(AES)对制备的"上梯度"薄膜进行了成分深度分析,结果证实其成分梯度的存在.经XRD分析表明,制备的梯度薄膜为四方结构和三方结构的复合结构,但其晶面存在一定的结构畸变.经介电频谱测试表明,梯度薄膜的介电常数比每个单元的介电常数都大,但介电损耗相近.在10 kHz时,上、下梯度薄膜的介电常数分别为206和219.经不同偏压下电滞回线的测试表明,上、下梯度薄膜均表现出良好的铁电性质,其剩余极化强度Pr分别为24.3和26.8 μC·cm-2.经热释电性能测试表明,热释电系数随着温度的升高逐渐增加,室温下上、下梯度薄膜的热释电系数分别为5.78和4.61×10-8 C·cm-2K-1,高于每个单元的热释电系数.     

Zn-Mn共掺对BTO薄膜光学性质及铁电性能的影响

利用溶胶凝胶法在Si(100)和LNO/Si(100)衬底上成功制备了Zn-Mn共掺钛酸钡薄膜.为了更充分地研究掺杂量对薄膜的晶体微结构和铁电性的影响,利用同样的方法分别制备了不同掺杂量的掺Zn和掺Mn钛酸钡薄膜.X射线衍射和原子力显微镜测量的结果表明薄膜均匀致密,且平均晶粒尺寸在30 nm以内.通过比较400～700 nm范围内各钛酸钡薄膜的折射率和消光系数,可以得到,其禁带宽度随着掺Zn或掺Mn量的变化而变化.对薄膜的铁电性能进行研究表明,Zn-Mn钛酸钡具有良好的铁电性,其剩余极化值为11.26μC/cm2,说明微量的Zn-Mn共掺可以增强薄膜的铁电性.     

新型无铅压电陶瓷的研制

针对钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)基复合钙钛矿压电铁电材料,提出了多种新的ABO3型A位多重复合无铅压电陶瓷体系,利用传统陶瓷工艺制备了这些压电陶瓷,报道了其常温铁电压电性能和铁电压电性能的温度依存关系。对比迄今为止国际上专利和文章报道的无铅压电陶瓷体系可知,这些新的无铅压电陶瓷具有压电铁电性能优良,铁电电滞回线矩形度高,压电铁电性能的温度特性好等特点。所测得的一个体系的d33可达230 pC/N,同时其kp可达0.40, Pr可达40106C/cm2;而且,该体系在温度到达近200℃时还具有很好的铁电电滞回线。     

多铁性材料BiFeO3的掺杂改性研究进展

同时具有铁电、铁磁、铁弹特性的多铁性材料在功能器件中具有潜在的应用前景。BiFeO3是唯一居里温度和尼尔温度均在室温以上的多铁性材料。综述了多铁性材料BiFeO3的结构、制备、掺杂改性研究进展,指出了BiFeO3材料存在的问题,提出了BiFeO3材料今后可能的研究方向。