Bi_(1.5)Mg_(1.0)Nb_(1.5)O_7薄膜的介电损耗机理研究

采用射频磁控溅射法在Al2O3基片上沉积了铌酸铋镁(Bi1.5Mg1.0Nb1.5O7,BMN)薄膜,研究了不同退火条件下BMN薄膜的介电损耗机理。结果表明,充分的退火能够减小氧空位缺陷密度,并降低介电损耗。氧气气氛下退火能够有效补偿BMN薄膜中的氧空位,使得介电损耗进一步降低。这说明氧空位导致的带电缺陷损耗是BMN薄膜材料主要的介电损耗机制。此外,BMN薄膜中也存在晶界损耗机制。     

Sn掺杂对(In0.95-xSnxFe0.05)2O3薄膜的结构、电学及磁特性的影响

我们利用脉冲激光沉积的方法制备了一系列(In0.95-xSnxFe0.05)2O3 (x=0~0.09)薄膜,并在其中发现了室温铁磁性。X射线衍射结果表明锡与铁离子已掺入氧化铟晶格。随着锡的掺入,样品内的载流子浓度得到了很大的提高,但相应的铁磁性却几乎没有变化。我们认为氧空位相关的束缚磁极化子模型能够跟好的解释我们的铁掺杂氧化铟薄膜中的铁磁耦合的机制,而载流子传导的RKKY相互作用则不适用于这一系统。     

Au/STO/Pt三明治结构阻变存储器性质研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在Pt衬底(Pt/TiO2/SiO2/Si)上制备了SrTiO3(STO)薄膜,并对其表面特性,表面组成和结构进行了研究分析。在此基础上制备了具有三明治结构的Au/STO/Pt阻变器件,并测试了其I-V特性。结果显示:空间电荷限制电流(SCLC)机制对SrTiO3薄膜中氧空位的运输起了决定作用;薄膜界面缺陷对载流子的俘获与去俘获导致了SrTiO3薄膜I-V特性的产生。     

(LaxBi1-x)2Ti2O7薄膜X射线光电子能谱研究

采用化学溶液沉积(CSD)工艺在Si(100)衬底上制备了Bi2Ti2O7(BTO(和(LaxBi1-x)2Ti2O7(BLT(铁电薄膜，薄膜的X射线衍射(XRD)结果显示其具有较好的结晶性，运用X射线光电能谱仪(XPS)对薄膜的结构进行了研究，分析结果表明，薄膜中氧空位的出现影响了其相的稳定性，通过掺La可以改善其性能。     

电子束反应蒸发技术生长Mo掺杂In_2O_3薄膜

利用电子束反应蒸发技术,调制衬底温度200～350℃,详细研究了Mo掺杂In2O3(IMO,In2O3:Mo)薄膜的微观结构以及光电性能的变化。随着衬底温度增加,原子力显微镜(AFM)与扫描电子显微镜(SEM)图像均证明IMO薄膜表面趋于粗糙,透过率和Hall测试表明其光学和电学性能逐渐提高。在衬底温度为350℃时,获得薄膜最小电阻率为2.1×10-4Ωcm,载流子迁移率为34.2cm2/Vs,其可见光区及近红外区的平均透过率为78%。衬底温度为200℃时,薄膜表现为黑褐色,经分析X射线光电子能谱(XPS)结果认为与薄膜中钼的低价氧化有关,提高衬底温度可改善薄膜氧化状态。     

高缺氧HfO2薄膜中铁磁性质的观测

研究了未掺杂和Co掺杂HfO2薄膜内部的铁磁性质。对于理想配比的HfO2薄膜,没有发现铁磁行为, 但在高缺氧状态下的HfO2则观测到了弱的铁磁性。Co掺杂增强了这种铁磁性。使用真空和氧气交替退火的方法未掺杂和Co掺杂薄膜进行铁磁性测试,结果显示,氧空位的存在可以增强铁磁性,减少氧空位,或者增加薄膜内部的间隙氧会导致铁磁性降低。Co掺杂引起的磁性和观测到的d0 磁性被认为是两种性质的磁性。     

磁性半导体的理论研究

在磁性半导体的理论研究工作中，在氧化铟In2O3中掺杂过渡金属元素的研究最为广泛。理论上Fe掺杂In2O3磁性半导体后，具有室温铁磁性。在氧化铟中进行掺杂或引入氧空位可以提高载流子浓度，并且载流子浓度可以通过改变掺杂浓度或者样品制备时氧气压的大小来加以控制。     

氧分压对低温反应热蒸发制备ITO薄膜性能的影响

采用反应热蒸发法制备ITO薄膜,详细研究了氧分压对薄膜的晶体结构及光电性能的影响。当氧分压较小时,在XRD谱中发现了对应于SnO(112)晶向的衍射峰,随着氧分压的增大,薄膜的晶体结构变得完整,性能得到了改善,在较低的衬底温度下(TS=160℃)获得最小的电阻率为5.3×10-4Ωcm,但是,当更多的氧进入薄膜后一方面填充了氧空位,另一方面与Sn4+相结合形成复合中性粒子(Sn+In)2O"i,使得锡的掺杂作用减弱,薄膜的电阻率增大,同时在近红外区域的透过率增大。     

(Ni、Li)掺杂ZnO薄膜的制备及其性能

采用溶胶-凝胶技术和旋涂的方法,在Si(100)衬底上制备了Ni掺杂和(Ni、Li)共掺的3种ZnO薄膜(Ni0.10Zn0.90O、Ni0.10Li0.05Zn0.85O和Ni0.10Li0.10Zn0.80O)。X射线衍射分析表明,所有薄膜样品均为纤锌矿结构,未发现其他杂相。光致发光研究表明,(Ni、Li)共掺后出现了410nm左右的紫外发光峰,并随Li浓度的增加发光峰变强,该峰与Li杂质能级有关,同时观察到O2-空位引起的610nm和740nm的两个红色发光峰。薄膜中Ni离子为+2价,取代Zn离子的位置。掺杂的ZnO薄膜呈现室温铁磁性,单个Ni原子的饱和磁矩可达到0.210μB,掺入Li或在N2气氛中退火后,都导致单个Ni原子的饱和磁矩降低。铁磁性来源于电子调制的机制。     

衬底温度对ZnO薄膜氧缺陷的影响

采用射频磁控溅射在石英玻璃和单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜，研究了衬底温度对ZnO薄膜中氧缺陷的影响。实验发现，ZnO薄膜c轴取向性随温度的升高而增强；当衬底温度达到550。C时，XRD谱上仅出现一个强的(002)衍射峰和一个弱的(004)衍射峰，显示ZnO具有优异c轴取向性。同时，随着温度的升高，ZnO薄膜的紫外透射截止边带向高波长方向漂移，其电导率也随衬底温度的升高逐渐增大，表明薄膜中的氧缺陷逐渐增多。这种氧缺陷是由于ZnO的氧平衡分压高于Zn所致，可通过提高溅射气体中氧含量来改善。     

The structure and magnetic properties of β-(Ga0.96Mn0.04)2O3 thin film

High quality epitaxial single phase (Ga0.96Mn0.04)2O3 and Ga2O3 thin films have been prepared on sapphire substrates by using laser molecular beam epitaxy (L-MBE).X-ray diffraction results indicate that the thin films have the monoclinic structure with a (-201) preferable orientation.Room temperature (RT) ferromagnetism appears and the magnetic properties of β-(Ga0.96Mn0.04)2O3 thin film are enhanced compared with our previous works.Experiments as well as the first principle method are used to explain the role of Mn dopant on the structure and magnetic properties of the thin films.The ferromagnetic properties are explained based on the concentration of transition element and the defects in the thin films.     

以低价态钛氧化物制备TiO2薄膜研究

试验以Ti2O3,Ti3O5和TiO2作为初始膜料,在ZZS700-6/G型真空镀膜机上采用O2-离子束辅助蒸发制备氧化钛薄膜.用XRD检测方法确定各种膜料和薄膜的相成分,并全面地分析了各种膜料的蒸发特性和薄膜;用分光光度计测量薄膜的透射率,并分析薄膜的光学性能.试验表明,在采用Ti2O3,Ti3O5和TiO2作为蒸发制备氧化钛薄膜时,钛的氧化物中存在Ti3O5固态同一蒸发相;各种膜料在蒸发时,发生分解,熔池中的物质成分逐渐转变成同一蒸发相成分,最终完全转变成同一蒸发相.     

Room-temperature ferromagnetic ordering in Mn-doped ZnO thin films grown by pulsed laser deposition

The ferromagnetic ordering in Mn-doped ZnO thin films grown by pulsed laser deposition (PLD) as a function of oxygen pressure and substrate temperature has been investigated. Room-temperature ferromagnetic behaviors in the Mn-doped ZnO films grown at 700°C and 800°C under 10⁻¹ torr in oxygen pressure were found, whereas ferromagnetic ordering in the films grown under 10⁻³ torr disappeared at 300 K. The large positive magnetoresistance (MR), ∼10%, was observed at 5 K at low fields and small negative MR was observed at high fields, irrespective of oxygen pressure. In particular, anomalous Hall effect (AHE) in the Mn-doped ZnO film grown at 700°C under 10⁻¹ Torr has been observed up to 210 K. In this work, the observed AHE is believed to be further direct evidence demonstrating that the Mn-doped ZnO thin films are ferromagnetic.     

电子束反应蒸发制备高迁移率IMO薄膜及其性能研究

研究了掺杂剂含量对电子束反应蒸发技术生长掺钼氧化铟（In2O3：Mo,IMO）薄膜的微观结构以及光学和电学性能的影响。采用高纯度In2O3：MoO3陶瓷靶和O2作为源材料。随着MoO3掺杂剂含量的增加,IMO薄膜电阻率先降低而后增加,光学性能呈现薄膜透过率下降的趋势。在1.0 wt.%MoO3掺杂剂含量时,获得最佳薄膜...     

Magnetic properties of ZnO:Cu thin films prepared by RF magnetron sputtering

ZnO films and ZnO:Cu diluted magnetic semiconductor films were prepared by radio frequency magnetron sputtering on Si (111) substrates, with targets of ZnO and Zn0.99Cu0.01 O, respectively. The plasma emission spectra were analyzed by using a grating monochromator during sputtering. The X-ray photoelectron spectroscopy measurements indicate the existence of Zni defect in the films, and the valence state of Cu is 1. The X-ray diffraction measurements indicate that the thin films have a hexagonal wurtzite structure and have a preferred orientation along the c-axis. The vibrating sample magnetometer measurements indicate that the sample is ferromagnetic at room temperature, and the origin of the magnetic behavior of the samples is discussed.     

PLD生长Fe_3O_4薄膜的微结构及磁性能研究

以烧结α-Fe2O3为靶材,采用脉冲激光沉积(PLD)方法,在Si(100)基片上制备了Fe3O4薄膜。XRD分析表明,所得薄膜为立方尖晶石结构的Fe3O4,而且具有(311)和(440)择优取向;显微激光喇曼(Raman)光谱分析进一步证实薄膜中只出现单相Fe3O4;AFM分析表明,所得Fe3O4薄膜表面平整;采用VSM分析表明,Fe3O4薄膜的饱和磁化强度Ms约为170kA·m–1,而其矫顽力约为412kA·m–1。     

退火氧压对Zn_(0.99)Fe_(0.01)O薄膜的结晶质量及其激光感生电压效应的影响

采用脉冲激光沉积法(PLD)在Al2O3衬底上成功制备了Zn0.99Fe0.01O薄膜,研究了退火氧压对Zn0.99Fe0.01O薄膜的晶体结构及其激光感生电压(LIV)效应的影响。X射线衍射仪分析结果表明,Zn0.99Fe0.01O具有六角纤锌矿结构,并且是沿[001]取向近外延生长。同时随着退火氧压的增大,薄膜的晶粒尺寸先增大后减小,退火氧压为2000 Pa时薄膜晶粒尺寸最大,结晶质量最好。另外在10°倾斜的Al2O3单晶衬底上制备的Zn0.99Fe0.01O薄膜在3000 Pa的退火氧压下可以观察到最大的LIV信号,达到79.5 mV。     

氧气浓度对ZnO薄膜表面形貌和微结构的影响

采用反应磁控溅射技术,在SiO2基底上制备了ZnO薄膜。通过原子力显微镜(AFM)和X射线电子能谱仪(XPS)对薄膜表面形貌及微结构进行了表征,分析了氧气之体积分数φ(O2)为40%~60%时,对薄膜表面形貌和微结构的影响。结果表明:随着氧气体积分数的增大,薄膜c轴晶向生长减弱,表面形貌趋向平整,氧化反应程度增强;?(O2)为60%时,薄膜表面粗糙度约为3nm,其内部的r(Zn:O)接近1:1。     

脉冲激光沉积制备NiO(111)外延薄膜及其结构研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在具有六方纤锌矿结构的蓝宝石衬底上制备了NiO外延薄膜,研究了沉积温度、氧分压对薄膜结构和形貌的影响。在650℃、20Pa氧分压的条件下制得了高结晶质量的单晶NiO薄膜。高能电子衍射分析发现,该NiO薄膜沿Al2O3[11–20]方向入射的衍射图像为清晰的斑点,说明NiO薄膜的生长模式为岛状模式,薄膜与衬底的外延匹配关系为:(111)[11–2]NiO//(0001)[11–20]Al2O3。