溶胶-凝胶法制备BiFeO3铁电薄膜的结构和特性

采用 sol gel 方法在 Pt/Ti/SiO2/Si 衬底上制备出纯相铁酸铋薄膜。采用热分析方法研究了凝胶的化学变化和析晶过程。分析讨论了退火温度对薄膜的结构和形貌的影响。并用 XRD、SEM 等手段对样品在不同温度条件退火处理后的薄膜相和形貌进行了分析。在800℃时采用层层退火方式,有效抑制 Fe价态转化,从而降低了电子波动引发的氧空位数目,制备出纯铁相高电阻率的BiFeO3 铁电薄膜,并观测到饱和电滞回线,其 Ps 和 Pr 分别为 6.9μC/cm2 和 2.8μC/cm2。     

直流磁控溅射制备SnO2薄膜的阻变特性研究

采用直流磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2基片上分别以三种不同的基板温度和后热处理工艺制备了二氧化锡(SnO2)薄膜。采用X射线衍射仪对三种薄膜的晶格结构进行了分析表征,通过Keithley 4200半导体参数分析仪对薄膜的阻变特性进行了测试。实验结果表明:三种制备条件下的SnO2薄膜均具有阻变性能,基板温度350℃和850℃退火处理分别制备的薄膜同时具有良好的写入/擦除电压分布一致性、较好的高阻态阻值离散性和较大的开关比。初步讨论了三种薄膜阻变特性的机理,薄膜内部导电细丝的形成和断裂程度不同造成三种薄膜高低阻态电阻分布不同,同时影响了写入与擦除阈值电压的分布一致性等阻变参数。     

氧化镍溶胶-凝胶薄膜阻变特性研究

用溶胶-凝胶法在1TO基片上旋涂制备了NiO薄膜,通过对ITO/NiO薄膜/GaIn器件进行伏安特性测试,研究了溶胶浓度、退火、层数以及Cu掺杂等对其电学特性的影响.结果表明:所制备NiO薄膜具有良好可重复双极电阻开关特性.其中,2％Cu掺杂0.2 mol/L溶胶、双层、400℃退火1h制备的薄膜,阈值电压较低,约0.8 V;而开关比受以上因素影响不明显,约3× 102.分析发现薄膜高阻态的荷电输运符合空间电荷限制导电机制,而低阻态为欧姆特性,阻变开关机理为阈值电场及焦耳热导致的氧空位细丝的形成与断裂.     

纳米Si薄膜的压阻效应

纳米Ｓｉ薄膜由大量的超微Ｓｉ晶粒和大量的晶粒间界面区组成。这一特殊的结构造成纳米Ｓｉ薄膜具有较大的压阻效应。本文讨论了薄膜微结构对其压阻效应的作用。认为纳米Ｓｉ薄膜材料是一种优秀的传感器材料。     

RF磁控溅射制备Al_2O_3薄膜及其介电性能研究

以-αAl2O3为靶材,采用射频磁控溅射法制备了非晶Al2O3薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜、划痕仪、表面粗糙轮廓仪和阻抗仪研究了不同溅射功率和不同溅射气压对薄膜制备的影响,探索了不同溅射功率下制备的Al2O3薄膜的介电常数和介电损耗与频率的关系。试验结果表明,制备的非晶Al2O3薄膜表面平滑致密;随着工作气压的增加,薄膜沉积速率增加;随着溅射功率的增加,Al2O3薄膜的沉积速率和介电常数逐渐增加、介电损耗逐渐减小;随着频率的增加,Al2O3薄膜的介电常数逐渐减小,高频阶段趋于稳定。     

氩等离子体处理对ZnO薄膜阻变效应的影响

本文研究了氩等离子体处理对ZnO薄膜阻变效应的影响,发现等离子体处理可以使薄膜表面平整,并且增加薄膜中的缺陷浓度。以等离子体处理后的ZnO薄膜作为介质层,在Pt/ZnO/Pt三明治结构中观察到无电形成过程的阻变效应。本文研究表明,氩等离子体处理是消除氧化物阻变效应电形成过程的有效手段。     

BiFeO_3薄膜的液相自组装制备与表征

利用自组装单层膜技术,以三氯十八烷基硅烷(OTS)为模板,以硝酸铋和硝酸铁为原料,柠檬酸为络合剂,在玻璃基片上制备了铁酸铋晶态薄膜.探讨了薄膜的煅烧温度和沉积温度对BiFeO3薄膜的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)测试手段对BiFeO3薄膜的物相组成、显微结构和表面形貌进行了表征,EDS能谱测试为铁酸铋薄膜的化学组成提供了有力的证据.结果表明:利用自组装技术在600℃热处理后成功制备出了纯净的BiFeO3晶态薄膜,当沉积温度为70～80℃时铁酸铋薄膜结晶良好,样品表面均匀、致密.     

掺杂对BiFeO3薄膜电、磁特性影响综述

随着科技的高速发展,多铁性材料已经成为传感器、微波器件、数据存储、自旋电子学及太阳能电池等领域的研究热点,在智能材料与器件方向显示出可观的应用潜力。BiFeO_3及其衍生的一系列材料Bi_(1-x)AxFeO_3(A=La,Nd,Sm)、BiFe_x B_(1-x)O_3(B=Ni,Mn,Co)的发现使得多铁性材料获得了更迅猛的发展。这类材料属于单相钙钛矿氧化物型多铁材料,在室温以上同时具有铁电、压电、介电、电光、铁磁、光伏、磁电耦合、光催化等效应。BiFeO_3作为一种单相多铁性材料,与同类的多铁性材料相比,其具有较高的居里温度、尼尔温度以及较小的光学禁带宽度和较好的化学稳定性等特点。然而,在制备BiFeO_3的过程中,部分Fe~(3+)向Fe~(2+)转变,并且铋元素熔点较低容易挥发,产生大量的氧空位,造成漏电流较大,很难得到具有较高剩余极化强度的样品;并且BFO薄膜室温下弱的磁性等性质使其实际应用受到极大的限制。多年来国内外学者致力于改善制备条件和参数,使用更先进的制备方法,改用更合适的衬底材料及进行离子掺杂等,以制备多层复合薄膜。其中,离子掺杂对减小漏电流,提高铁电性及室温磁性方面的效果最为理想。各国研究者已经制备出比纯BiFeO_3材料性能更好的掺杂和复合BiFeO_3材料。在不同的位置掺杂多种元素较掺杂单一元素能更好地改善材料的性能。最新报道的采用溶胶-凝胶法制备的多个混合掺杂离子Bi_(0.88)Sr_(0.03)Gd_(0.09)Fe_(0.94)Mn_(0.04)Co_(0.02)O_3薄膜的剩余极化强度增加到108μC/cm~2,显著高于La、Mn、Zn等元素单掺杂得到的极化强度(69.47μC/cm2)。同时,掺杂BiFeO_3薄膜的磁化强度比纯BiFeO_3薄膜提高了3～4倍。这可能是源于:掺杂离子抑制Bi3+的挥发和Fe3+的还原,减小氧空位和缺陷浓度,从而减小漏电流,进一步改善BiFeO_3薄膜的铁电性能;掺杂离子也会导致结构的畸变而打破其螺旋磁结构,从而产生较强的室温磁性。本文首先简单介绍了BiFeO_3材料的结构及其掺杂元素的种类,然后讨论了A位、B位和AB位共掺杂离子对提高BiFeO_3薄膜弱的室温磁性以及减小漏电流、提高铁电性产生的影响,并进一步分析了产生影响的原因,最后提出了未来研究工作的方向。     

磁控溅射制备PST薄膜的介电与铁电性能

（Pb1-xSrx）TiO3系铁电材料是一种互溶性较好的钙钛矿材料，本文采用磁控溅射法，在Si基底上成功地制备了结构致密、性能优良的PST铁电薄膜，其制备工艺可与Si微电子技术兼容。性能测试表明，其介电常数可达900，接近10^3量级，介电损耗较低，约在0．12-0．21之间（-10℃至60℃）。铁电性能也较好，其饱和极化强度可接近10μC／cm^2，矫顽场强约21kV／cm。     

磁控溅射制备TiO2薄膜的抗凝血性能

用射频磁控溅射法在生物玻璃基片上沉积TiO2薄膜.通过研究基片温度和热处理对薄膜表面抗凝血性能的影响,比较了基片沉积薄膜前后抗凝血性能的变化,结果发现,在基片温度为500℃制得的TiO2薄膜的抗凝血性能较好,而导致薄膜表面抗凝血性能变化的主要原因在于薄膜表面能、表面结构和形貌的变化.     

Effect of Tb Doping on Structural and Electrical Properties of BiFeO3 Thin Films Prepared by Sol-Gel Technique

Bi_(1-x)Tb_xFeO_3 thin films were prepared on SnO_2(fluorine doped tin oxide) substrates by a sol—gel method.The structural and electrical properties of the BiFeO_3 thin films were characterized and tested.The results indicated that the diffraction peak of the Tb-doped BiFeO_3 films was shifted towards right as the doping amounts were increased.The structure was transformed from the rhombohedral to tetragonal/orthorhombic phase.The Bi_(0.89)Tb_(0.11)FeO_3 thin film showed the well-developed P—E loops,which enhanced remnant polarization(Pr = 88.05 μC/cm~2) at room temperature.The dielectric constant and dielectric loss of Bi_(0.89)Tb_(0.11)FeO_3 thin film at 100 kHz were 185 and 0.018,respectively.Furthermore,the Bi_(0.89)Tb_(0.11)FeO_3 thin film showed a relatively low leakage current density of 2.07 × 10~(-5) A/cm~2 at an applied electric field of 150 kV/cm.The Xray photoelectron spectroscopy(XPS) spectra indicated that the presence of Fe~(2+) ions in the Bi_(0.89)Tb_(0.11)FeO_3thin film was less than that in the pure BiFeO_3.     

掠射角溅射沉积纳米结构氧化钨薄膜

采用掠射角反应磁控溅射法在室温下沉积了纳米结构氧化钨(WO₃)薄膜, 并对薄膜进行热处理。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对氧化钨薄膜的形貌和结构进行了表征。当掠射角度为80°时, 采用直流电源沉积的氧化钨薄膜具有纳米斜柱状结构, 而采用脉冲直流电源沉积的薄膜呈现纳米孔结构。纳米薄膜经450℃热处理3 h后, 纳米斜柱彼此连接, 失去规整结构, 而纳米孔结构的孔尺寸变大。XRD分析表明室温沉积的氧化钨薄膜具有无定形结构, 经450℃热处理1 h后, 转变为单斜晶相。具有纳米斜柱状或纳米孔结构氧化钨薄膜的光学调制幅度在波长600 nm时达到60%, 且电致变色性能可逆。     

纳米硅薄膜及磁控溅射法沉积

纳米硅薄膜具有卓越的光学和电学特性,其在光电器件方面潜在的应用越来越引起人们的兴趣.讨论了用磁控溅射法制备纳米硅薄膜的微观机理及沉积参数对薄膜结构和性能的影响.其中,氢气分压、基片温度、溅射功率是磁控溅射法沉积纳米硅的关键参数,适当的温度、较高的氢气分压和较低的溅射功率有利于纳米硅的生成.