LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜界面结构分析

通过研究发现,利用激光分子束外延技术生长的LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜具有良好的电学性能,其剩余极化可达到25μc/cm2.性能决定于结构,因此本文分析研究了LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜的界面结构.首先通过高能电子衍射技术在薄膜生长过程中对各层的生长及界面状况进行观测,再通过小角X射线衍射曲线及其计算机拟合曲线进一步确定超晶格薄膜的界面及结构参数,如界面的粗糙度、单层厚度等.通过研究发现,由于晶格之间的差异,LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜中LaAlO3和BaTiO3层的生长过程及微结构存在着一定的差异.     

LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜的生长及结构分析

采用激光脉冲分子束外延技术,在(100)取向的SrTiO3 单晶基片上成功外延生长了LaAlO3/Ba TiO3 超晶格薄膜。在超晶格薄膜生长过程中,采用高能电子衍射技术(RHEED)对LaAlO3/BaTiO3 超晶格薄膜的生长过程以及平面晶格变化进行了分析。通过对超晶格薄膜中各层RHEED衍射条纹的分析计算发现超晶格薄膜存在一个临界厚度,其值约为 17nm,当超晶格薄膜的厚度小于该临界厚度时,晶格畸变在逐渐增加,当厚度超过该临界厚度时,晶格畸变因弛豫现象的产生而逐渐减小。超晶格薄膜中不同层的RHEED衍射条纹的差别说明了由于不同应力的作用使超晶格薄膜中LAO层和BTO层表面粗糙度不同。     

LaAlO3/BaTiO3/SrTiO3三色超晶格的RHEED原位监测

采用激光脉冲分子束外延技术，在（100）取向的STO单晶基片上成功外延生长了LaAlO3／BaTiO3／SrTiO3超晶格。在超晶格薄膜生长过程中采用反射高能电子衍射（RHEED）对LaAlO3／BaTiO3／SrTiO3超晶格的生长过程进行了分析。通过对超晶格中各层RHEED图像分析，发现由于各层面内晶格失配的不同，超晶格各层生长特性有所区别。借助原子力显微镜（AFM）对超晶格表面形貌进行了表征，表明制备的超晶格具有原子级平整的表面。     

LaAlO_3顶层对Pb(Zr,Ti)O_3薄膜微结构和性能的影响

利用脉冲激光沉积(PLD)法,在LaAlO3(LAO)基片上外延生长了高质量的PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)薄膜。通过增加10nm厚的LAO顶层,所制备PZT薄膜的铁电剩余极化(Pr)由28.8μC/cm2增加为55.1μC/cm2。通过对微结构分析,表明薄膜电学性能的增强主要来源于LAO顶层对PZT薄膜表面形貌的优化。另外,与Pr不同,随LAO顶层厚度的增加,PZT薄膜的矫顽场单调增加。     

高介电常数的栅极电介质LaAlO3薄膜的性能研究

在室温下,采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备了具有高介电常数的LaAlO3薄膜,这是一种新的栅极电介质材料.在高纯O2中经过15min 650℃的高温退火后LaAlO3薄膜仍然不晶化,这种热稳定性有利于减小薄膜的漏电流.本工作研究了LaAlO3薄膜的介电性能,其电容等效氧化物厚度为2.33nm,在外加偏压士1V处的漏电流很低,分别为3.73mA/cm2(+1V处)和5.32×10-4mA/cm2(-1V处),两者相差四个数量级.此结果表明,Pt/LaAlO3/Si结构具有良好的单向导电性能.C-V曲线的滞后电压VH=0.09V,界面态密度的值约为8.35×1011cm-2.研究结果表明,在今后的半导体器件的甚大规模集成(ULSI)中,具有高介电常数的LaAlO3薄膜将会是一种极有希望的栅极电介质材料.     

离子束溅射La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的XRD和XPS研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）和铝酸镧（LaAlO3）上溅射RE0.5Sr0．5CoO3-δ薄膜，测试了薄膜的XRD、XPS谱、分析了表面微结构及化学状态。实验表明。随着热处理温度的升高。La0．5Sr0．5CoO3-δ薄膜在YSZ和LaAlO3上生长时有取向增强的趋势，并且晶粒度增大，晶格氧减少。氧空位增加。氧输运性能提高。当热处理温度为750℃时薄膜结晶度最好，晶粒度最大，氧输运性能最好。     

激光分子束外延BaTiO3/SrTiO3超晶格的晶格应变研究

采用脉冲激光分子束外延(PLMBE)方法,通过优化的工艺参数,在SrTiO3(100)单晶基片上外延结构为(8/8)的BaTiO3/SrTiO3超晶格薄膜.综合利用反射式高能电子衍射系统(RHEED)、高分辨率X射线衍射(HRXRD)以及高分辨率透射电镜选区电子衍射(SAED)技术,研究超晶格薄膜的晶格应变现象和规律.研究结果表明,在制备的BaTiO3/SrTiO3超晶格薄膜中,BaTiO3晶胞面外晶格增大,面内晶格减小;而SrTiO3晶胞面内及面外方向晶格都被拉伸,但面外晶格拉伸程度较大,SrTiO3晶胞产生了与BaTiO3晶胞方向一致的四方相转变.     

激光脉冲外延生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜及其特性研究

利用激光脉冲法在LaAlO3衬底上沉积制备LaNiO3薄膜作为底电极并外延生长(100) Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜,系统研究了生长温度对PZT外延结构和电学特性的影响.研究发现当生长温度高于550℃时即可得到外延(100)PZT薄膜.在对所制备的PZT薄膜的结构和性能测试表明,650℃下生长的PZT薄膜外延性最佳,并且表现出优异的介电和铁电性能,介电常数ε、剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为900、26.5 μC/cm2和52.1kV/cm.试验还证实这种外延PZT薄膜具有优良的抗疲劳特性,可用于铁电存储器的制备中去.     

SiGe上NbAlO栅介质薄膜微结构和电学性能分析

本文针对SiGe上Al2O3/NbAlO/Al2O3三明治结构介质栈的热稳定性和电学性能进行了研究.高分辨透射电镜(HRTEM)测试表明退火后薄膜是结晶的,同步辐射X射线反射率(XRR)和X射线衍射(XRD)分析表明在薄膜中存在超晶格结构,有0.5nm的界面层存在,X射线光电子谱(XPS)表明界面层主要成分是SiOx,...     

多铁性BaTiO3/La2/3Sr1/3MnO3复合薄膜的制备及其强磁电效应的研究

使用脉冲激光沉积技术,在(001)取向的LaAlO3(LAO)单晶基片上外延生长了BaTiO3/La2/3Sr1/3MnO3(BTO/LSMO)双层复合薄膜.电学和磁学性能的研究显示复合薄膜具有较低的相对介电常数(εr=263),优良的铁电和铁磁性能以及高于室温的铁磁居里温度(Tc=317 K).复合薄膜的磁电电压系数(αE)为176 mV/A,高于同类结构磁电系统一个数量级,相应的界面耦合系数k值为0.68,表明铁磁层和铁电层界面之间存在较大程度的耦合.     

High-performance microwave circuits on LaAlO3

Microwave properties of high-temperature films deposited on LaAlO₃ substrate are presented. The films are grownin situ using a high-pressure single-source sputtering technique. Microwave resonators and filters are fabricated and tested. The maximum measuredQ values are 1400; the surface resistances were less than 360μΩ between 4.2 and 50 K. The filter performance was 18 dB better than a similar filter fabricated in Ag.     

碳铵共沉淀法合成LaAlO3粉体材料的研究

用碳铵共沉淀法制备LaAlO3粉体前驱体，1200℃下烧结，可得到性能稳定的LaAlO3粉体。经X射线衍射分析产物为单相，属具有钙钛矿结构的三角晶系，其XRD图谱与JCPDS卡84-0848完全一致。采用库尔特LS-230粒度分析仪对共沉淀法和高温固相法合成的两种粉末样品进行粒度分析，发现共沉淀法合成的样品粒度细且分布均匀。分析了上述两种方法合成的粉末样品的SEM照片，发现共沉淀法不仅能降低合成温度，而且可使生成产物结晶均匀，对细化粉体晶粒也有较大作用。     

Synthesizing nano LaAlO3 powders via co-precipitation method

Co-preparation method has been applied to synthesize nano LaAlO₃ powders. By using La(NO₃)₃ and Al(NO₃)₃ as raw materials and keeping the pH≈9, the co-preparation process could be finished at room temperature. Pure LaAlO₃ nano powders with a size of about 50 nm could be obtained after calcining at 700–800 °C. These nano LaAlO₃ powders could be sintered at 1550 °C for 4 h, a high relative density of about 97% could be reached.     

Switchable induced polarization in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures

Demonstration of a tunable conductivity of the LaAlO(3)/SrTiO(3) interfaces drew significant attention to the development of oxide electronic structures where electronic confinement can be reduced to the nanometer range. While the mechanisms for the conductivity modulation are quite different and include metal-insulator phase transition and surface charge writing, generally it is implied that this effect is a result of electrical modification of the LaAlO(3) surface (either due to electrochemical dissociation of surface adsorbates or free charge deposition) leading to the change in the two-dimensional electron gas (2DEG) density at the LaAlO(3)/SrTiO(3) (LAO/STO) interface. In this paper, using piezoresponse force microscopy we demonstrate a switchable electromechanical response of the LAO overlayer, which we attribute to the motion of oxygen vacancies through the LAO layer thickness. These electrically induced reversible changes in bulk stoichiometry of the LAO layer are a signature of a possible additional mechanism for nanoscale oxide 2DEG control on LAO/STO interfaces.