激光沉积高温氧化物超导薄膜

本文简要介绍激光沉积技术的原理、特点及国外科研机构采用这种方法制作陶瓷氧化物高温超导薄膜的技术参数等。本文还探讨了激光沉积超导薄膜的形貌及激光束与靶材的交互作用情况,并展望了这种技术的应用前景。     

脉冲激光沉积技术制备薄膜锂电池

脉冲激光沉积(pulsed laser deposition,PLD)是20世纪80年代发展起来的一种全新的制备薄膜技术,具有沉积速率高,再现性能好等优点.近年来,利用PLD技术在全固态薄膜锂电池的研究中取得许多有意义的结果.一系列新型、高质量的电池薄膜材料被成功制备;原位组装的薄膜锂电池表现出良好的电化学性能.本文简要介绍了PLD技术的原理和特点;重点评述PLD在全固态薄膜锂电池阴极薄膜、阳极薄膜和电解质薄膜制备中的应用状况.     

激光脉冲沉积制备钛酸锶钡薄膜及其介电调协特性

在Pt（111）／Ti／SiO2／Si（100）衬底上,用脉冲激光沉积工艺制备出了高度a轴取向生长的（Ba0.65Sr0．35）TiO3（BsT）薄膜。薄膜为柱状生长的纳米晶粒,平均晶粒尺寸为50nm。在外加电场254kV／cm时,BST薄膜的相对介电常数与介电调谐率为810和76．3％。高的介电调谐率主要是BST薄膜具有高度a轴取向的柱状生长晶粒,因为来自沿平面c轴极化而产生的内部应力,在电场作用下,获得了高介电调谐率。     

脉冲激光沉积制备SnS薄膜及其光学特性的研究

利用脉冲激光沉积法在玻璃衬底上制备SnS薄膜,研究了SnS薄膜的晶体结构、表面形貌以及有关光学特性。所制备的SnS薄膜样品为斜方晶系多晶结构,在(111)晶面上有很强的择优取向性;衬底温度在100~400℃范围内,表面形貌有所区别,随着温度升高,薄膜表面分别呈现大小晶粒共存、片状颗粒、针状颗粒和锥状颗粒的形貌特征;紫外区的SnS薄膜透过率极低,可见光范围的透过率很低,近红外区的透过率较大;样品在可见区和紫外区吸收强烈,吸收系数达105cm-1量级,直接禁带宽度为1.39~1.46 eV。     

脉冲激光沉积法制备β-BBO薄膜

采用脉冲激光沉积法、选取β-BBO陶瓷作为靶材在掺在Sr2 的α-BBO(001)衬底上进行了生长β-BBO薄膊膜的实验,生长出表面光滑、无色透明的薄膜.采用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨X射线衍射仪(XRC)对薄膜进行了分析测试,结果表明,所制备的β-BBO薄膜择优取向为(00l)面,薄膜的双晶摇摆曲线半峰宽值FWHM为1000“左右,显示出β-BBO薄膜较好的结晶质量,其紫外吸收边同β-BBO单晶一样也为190 nm,但薄膜的透过率略有下降.采用调Q脉冲Nd:YAG激光器观察了β-BBO薄膜的倍频效应.     

脉冲激光沉积制备的HfO2薄膜的结构与电学性能

采用脉冲激光沉积（PLD）方法在Si（100）基底上制备了有效氧化层厚度为8．6nm，介电常数为29．3的HfO2薄膜．借助C射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、高分辨透射电镜（HRTEM）分析了样品的微观结构，对电容的C-V与I-V电学特性进行了测试。实验结果表明，该方法制得的HfO2薄膜表面光滑，N2500℃下退火30mm后样品表面粗糙度由0．203nm变为0．498nm，薄膜由非晶转变为简单正交结构，界面层得到有效控制，该栅介质电容具有良好的C-V特性，较低的漏电流密度（4．3×10^-7A/cm^2，@-1V），是SiO2栅介质的理想替代物．     

脉冲激光沉积SrBi2Ta2O9铁电薄膜电容特性研究

用ＰＬＤ方法成功地制备了ＳＢＴ铁电薄膜，并制作成Ｐｔ／ＳＢＴ／Ｐｔ薄膜电容器。ＳＢＴ薄膜的晶面取向以（００８）和（１１５）为主。在５Ｖ电压下，极化反转，并且得到较饱和的电滞回线，剩余极化强度和矫顽电场分别为８４μＣ／ｃｍ２和５７ｋｖ／ｃｍ。ＩＶ特性测试显示两个对称的双稳峰，并得到零电压下，面积为３１４×１０４μｍ２，厚度为０３５μｍ的电容器，电容约为５６０ｐＦ，介电常数约为６００。疲劳测试表明Ｐｔ／ＳＢＴ／Ｐｔ具有优良的抗疲劳特性。     

脉冲激光沉积ZnO薄膜的结构和光学特性研究

采用脉冲激光，在Si（001）衬底上生长ZnO薄膜，利用X射线衍射（XRD），原子力显微镜（AFM）和光致发光光谱（PL）等测试手段研究了不同衬底温度所生长的ZnO薄膜结构特征和光学性能。研究表明：衬底温度影响ZnO薄膜结构和光学性能。在500℃～600℃沉积范围内随着温度升高，ZnO薄膜结构和光学性能提高。     

沉积时间对脉冲激光沉积法制备ZnO薄膜性能的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在氧气气氛中以高纯Zn为(99.999%)靶材,在单晶硅和石英衬底表面成功生长了ZnO薄膜.通过X射线衍射仪、表明轮廓仪、荧光光谱仪、紫外可见分光光度计对合成薄膜材料的晶体结构、厚度、光学性质等进行了研究,分析了ZnO薄膜的沉积时间对其性能的影响.结果表明,采用PLD法在室温下可以制备出(002)结晶取向和透过率高于75%的ZnO薄膜,但室温下沉积的ZnO薄膜的发射性能较差,沉积时间的延长不能改善薄膜的发光性能.     

脉冲激光沉积ZrW2O8薄膜的制备和性能

采用脉冲激光沉积法在石英基片上沉积制备了ZrW2O8薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)研究了不同衬底温度对薄膜结构组分、表面粗糙度和形貌的影响,用台阶仪和分光光度计测量薄膜的厚度和不同衬底温度下制备薄膜的透射曲线,用变温XRD分析了ZrW2O8薄膜的负热膨胀特性.实验结果表明:在衬底温度为室温、550℃和650℃下脉冲激光沉积的ZrW2O8薄膜均为非晶态,非晶膜在1200℃保温3min后淬火得到立方相ZrW2O8薄膜;随着衬底温度的升高,ZrW2O8薄膜的表面粗糙度明显降低;透光率均约为80%,在20～600℃温度区间内,脉冲激光沉积制备的ZrW2O8薄膜的负热膨胀系数为-11.378×10-6 K-1.     

脉冲激光沉积MnF_2薄膜的电化学性能

采用脉冲激光沉积法在不锈钢基片上制备了纳米结构的MnF2薄膜.充放电测试显示该薄膜在2μA/cm2的放电电流下,前50次循环具有350~530mAh/g的可逆容量.在循环伏安测试中得到了0.5和1.0V的可逆氧化还原峰,分别代表了MnF2在充放电时的可逆反应.薄膜的晶体结构和形貌采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析,充放电后薄膜的组成与结构通过高分辨电子显微镜和选区电子衍射来表征.实验结果揭示了纳米结构MnF2薄膜与Li的电化学反应机理,LiF在首次放电后形成的纳米粒子在过渡金属Mn颗粒的驱动下,可以发生可逆的分解和形成.MnF2薄膜较小的极化和较高的容量使其可用作锂离子电池阳极材料.     

脉冲激光沉积法制备VO_2热致变色薄膜研究进展

基于半导体和金属间的相变特性,伴随着温度、电场、压力的变化,具有相关智能特性的VO_2薄膜材料具有较大的应用潜力.本文主要阐述脉冲激光沉积技术在制备金属氧化物方面的物理过程和技术特点,详细介绍脉冲激光沉积制备VO_2薄膜材料的工艺参数和国内外研究进展,并与几种常规制备方法进行对比,给出脉冲激光沉积掺杂对VO_2薄膜材料特性的影响,以及采用脉冲激光沉积制备VO_2纳米材料,讨论了脉冲激光沉积制备具有智能特性的VO_2薄膜材料存在的问题和发展方向.     

脉冲激光沉积VN/Ag复合薄膜的组织及摩擦学性能研究

利用脉冲激光沉积技术制备了不同Ag含量的VN/Ag复合薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米力学测试系统等设备袁征薄膜的组织结构、成分、表面形貌及力学性能,利用UMT-3摩擦试验机考察薄膜在室温至900℃下的摩擦学性能.结果表明,随着Ag含量的增多,薄膜的组织形貌变差,硬度及弹性模量降低.当Ag含量为16％(原子分数)时薄膜在试验温度范围内的摩擦学性能最佳.由于Ag在低温的润滑特性及高温摩擦化学反应生成了新的润滑相,如V2O5、V6O11、V6O13、Ag3VO4、AgVO3等,使得摩擦系数随温度的升高而逐渐降低,在900℃下取得最低值0.08,实现了宽温域内的连续润滑.     

脉冲激光沉积VN/Ag复合薄膜的组织及摩擦学性能研究

利用脉冲激光沉积技术制备了不同Ag含量的VN/Ag复合薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米力学测试系统等设备表征薄膜的组织结构、成分、表面形貌及力学性能,利用UMT-3摩擦试验机考察薄膜在室温至900℃下的摩擦学性能。结果表明,随着Ag含量的增多,薄膜的组织形貌变差,硬度及弹性模量降低。当Ag含量为16%(原子分数)时薄膜在试验温度范围内的摩擦学性能最佳。由于Ag在低温的润滑特性及高温摩擦化学反应生成了新的润滑相,如V2O5、V6O11、V6O13、Ag3VO4、AgVO3等,使得摩擦系数随温度的升高而逐渐降低,在900℃下取得最低值0.08,实现了宽温域内的连续润滑。     

气氛氧压对脉冲激光法制备的CeO2/Si薄膜的结晶取向的影响

用脉冲激光镀膜法,在不同的温度和氧压条件下,在Ｓｉ（１００）片上制备了一系列的ＣｅＯ２膜。Ｘ射线衍射分析表明,在较低的氧压下生长的ＣｅＯ２膜为（１１１）取向,在较高的氧压了生长的膜则为（１００）取向。研究表明,ＣｅＯ２膜的取向对氧压显示了独特的依赖性,氧压对控制膜的结晶取向具有十分重要的作用。讨论了氧压对ＣｅＯ２薄膜结晶取向影响的可能机理。     

脉冲激光沉积有机薄膜

脉冲激光沉积(PLD)技术是一门新兴的薄膜制备技术,在无机薄膜的制备和研究方面取得了令人满意的成果,技术也比较成熟.但利用脉冲激光沉积技术制备和研究有机膜方面的工作开展较晚,工作也比较少,尚未形成一个比较系统的体系.因此开展有机薄膜的脉冲激光沉积研究将具有重要的意义.     

Si(100)衬底上PLD法制备高取向度AlN薄膜

采用脉冲激光沉积法(PLD),以KrF准分子为脉冲激光源,Si(100)为衬底,同时引 入缓冲层TiN和Ti_0.8Al_0.2N,制备了结晶质量优异的A1N薄膜,X射线衍射(XRD)及反射 式高能电子衍射(RHEED)分析表明A1N薄膜呈(001)取向、二维层状生长.研究发现,薄膜 的生长模式依赖于缓冲层种类,直接在Si衬底上或MgO／Si衬底上的A1N薄膜呈三维岛状生 长;而同时引入缓冲层TiN和Ti_0.8Al_0.2N时,A1N薄膜呈二维层状生长.此外,激光能量密 度大小对A1N薄膜的结晶性有显著的影响,激光能量密度过大,薄膜表面粗糙,有颗粒状沉积 物生成.在氮气气氛中沉积,能使薄膜的取向由(001)改变为(100).     

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。     

脉冲激光沉积技术在磁性薄膜制备中的应用

脉冲激光沉积制膜（PLD）是近年来迅速发展起来的制膜新技术，首先简要介绍了脉冲激光沉积技术的原理、特点和优势以及在磁性功能薄膜研究中的应用，最后说明了该技术的最新发展趋势。