LaNiO_3导电氧化物薄膜的制备及应用研究

综述了退火温度、气氛和衬底对LNO薄膜结构和电性能的影响,详细介绍了LNO薄膜作底电极或过渡层在钙钛矿结构的PLT、PZT、BST铁电和BFO铁磁电薄膜生长过程中对其铁电性能和疲劳性能的影响。     

掺锡氧化铟基底上锆钛酸铅铁电薄膜的制备与表征

用溶胶-凝胶工艺在掺锡氧化铟导电氧化物基底上制备了锆钛酸铅（PZT）铁电薄膜．采用快速热处理工艺改进铁电薄膜的晶格取向，用X射线衍射仪分析了薄膜的结晶取向，分别基于Al／PZT／ITO，1TO／PZT／1TO电容结构利用Sawyer-Tower电路原理测试了薄膜的铁电性能．结果表明，在磁控溅射法生长的1TO表面能够制备出具有钙钛矿结构的（110）取向的PZT铁电薄膜，所得薄膜的相对介电常数达到1000，剩余极化强度Pr达到和Pt基底上接近的15．2uc／cm^2，矫顽场强Ec达到70．8kV/cm．并且利用TF Analyzer 2000铁电分析仪测试了PZT铁电薄膜的疲劳特性，发现ITO底电极上PZT薄膜经过108次反转后，剩余极化强度仅下降15％．研究表明：磁控溅射法制备的掺锡氧化铟透明导电薄膜ITO可以作为铁电薄膜的上下电极．     

高度（100）取向PLT/PZT多层铁电薄膜的制备与性能研究

利用射频磁控溅射技术，以PbOx为过渡层，在Pt（111）/Ti/SiO2/Si（100）衬底上，采用原位溅射技术制备了高度（100）取向的[（Pb0.90La0.10）Ti0.975O3/Pb（Zr0.20Ti0.80）O3]n（n=1，2）{筒记为[PLT/PZT]。）多层铁电薄膜，研究了层数对多层铁电薄膜介电性能和铁电性能的影响。研究得出，（100）取向的PbOx，过渡层导致了[PLT/PZT]。多层铁电薄膜的（100）择优取向；高度（100）择优取向的[PLT/PZT]2薄膜具有更大的剩余极（2Pr=31.45μC/cm）和更好的“蝴蝶”状C-V曲线。这些研究结果表明，所制备的（100）取向的[PLT/PZT]2多层铁电薄膜具有优良的铁电性能。     

射频磁控溅射制备(Pb,La)TiO3薄膜的结晶性能与铁电畴初步研究

采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO2/Si衬底制备了(Pb,La)TiO3(简记为PLT)铁电薄膜.利用XRD对PLT薄膜的结晶性能进行了研究.实验结果表明,在一定的制备工艺条件下,可以制备出完全钙钛相的PLT铁电薄膜.PLT铁电薄膜的结晶性能与溅射的工作气压、氧氩比、退火温度等关系密切;PFM表明PLT薄膜的电畴具有180°结构.     

SO1-Gel法硅基PZT铁电薄膜研究

介绍了以硝酸锆、醋本以铅和钛酸四丁酯为原料用溶胶－凝胶（sol-gel）方法在硅衬底上制备Pb（Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电膜的工艺流程。对铁电薄膜的表面形貌、晶化程度、界面状态等性质进行了分析,结果表明硅基PZT薄膜形成了良好的钙伏矿结构,并在此基础上实现了制备PZT铁电薄膜的低温改进工艺。     

纳米结构PZT铁电膜的制备及其表征

采用溶胶-凝胶(sol-gel)自旋涂敷法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上(膜版孔径尺寸20～100nm,内生长金属纳米线作为底电极一部分)制备Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)纳米结构铁电膜,并对其介电、铁电性能及微结构进行了表征。介电测量结果表明,厚度25nm的PZT铁电膜,其介电常数在低频区域(频率104Hz)从860迅速下降到100,然后保持在100左右,直至测量频率升高到106Hz。低频区域的介电常数迅速下降是由空间电荷极化所致,它与薄膜和电极之间聚集的界面空间电荷密切相关,尤其是在薄膜与Au纳米线的弯曲界面处。介电损耗在4000Hz附近出现峰值,它来源于空间电荷的共振吸收效应。电滞回线测量结果表明,厚度为100nm的PZT铁电膜,其剩余极化强度为50μC/cm2,矫顽场强为500kV/cm。剖面透射电镜(TEM)像表明PZT纳米铁电膜与底电极(金属纳米线)直接相接触,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。在PZT纳米铁电薄膜后退火处理后,发现部分Au金属纳米线顶端出现分枝展宽现象;而改用Pt纳米线后可有效抑制这种现象。为兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布及PZT纳米膜的结晶度,选择合适的退火温度是制备工艺中的关键因素。     

ITO/PZT-Ag2O/Pt铁电薄膜的光伏特性

研究了在透明导电ITO玻璃衬底上制备PZT-Ag2O铁电薄膜的工艺条件,并测量和表征了在不同衬底温度下生长的薄膜的相结构、表面形貌、铁电性能和光电特性。结果表明:在ITO玻璃衬底上可制备出铁电性能较好的PZT-Ag2O铁电薄膜;ITO/PZT-Ag2O/Pt铁电器件实现了可见光响应,其短路光电流和开路电压随极化电压的变化呈回线关系;产生这一现象的物理机制为:光生短路电流和开路电压的大小取决于退极化场和界面肖特基势垒的综合作用,不同的外加极化电压在PZT薄膜诱导出强度不同的退极化场,从而使光生短路电流和开路电压与外加极化电压呈回线型关系。     

衬底电极对丝网印刷CNT阴极场发射性能的影响

通过丝网印刷技术,将碳纳米管(carbon nanotube,CNT)浆料直接转移到CrCuCr薄膜衬底电极、掺Sn的In_2O_3(indium tin oxides,ITO)透明导电薄膜衬底电极和Ag浆导电厚膜衬底电极上,高温烧结后得到CNT阴极,并对CNT阴极进行表面形貌和场发射性能的研究.结果表明,不同衬底电极对CNT阴极场发射性能的影响不一样,CrCuCr薄膜衬底电极CNT阴极、ITO透明导电薄膜衬底电极CNT阴极及Ag浆厚膜导电衬底电极CNT阴极场发射的开启电场分别为0.99、2.05和2.46V/μm;当电场为3.0V/μm时,它们的亮度分别为2472、1889、587cd/m~2.CrCuCr薄膜衬底电极CNT阴极的场发射性能最优,ITO透明导电薄膜衬底电极CNT阴极次之,Ag浆厚膜导电衬底电极CNT阴极最差,并根据金属-半导体理论模型分析了原因.     

铁电薄膜的制备及应用技术研究

研究出具有特色的制备铁电薄膜的 sol-gel技术;制备出高质量、高可靠的 PLT、PZT、PYZT、BST”l、PbTiO3、BaTiO3、Bi4Ti3O12多晶铁电薄膜,PLT、PZT和伽里O3异质外延生长铁电薄膜;研制出铁电薄膜热释电单元红外传感器,8元、9元、1O元线列和8X8元阵列;研制出热释电火情探测器和热释电非接触式温度测试仪。     

电色膜和电色器件的光电特性

介绍了电子束蒸发沉积WO3膜在0．5mol/LH2SO4溶液和NiOx膜在1molKOH溶液中的电色性能；介绍了沉积到玻璃片上的ITO膜作透明导电电极、光学上活性的WO3阴极变色膜作工作电极、光学上活性的NiOx阳极变色膜作反电极（贮存电荷试样的贮存器）和1molLiClO4丙酮溶液的电解质作锂离子导体组成的互补型电色器件的光电特性。     

电极对PZT铁电薄膜的微观结构和电性能的影响

采用溶胶—凝胶(sol—gel)工艺分别在Pt／Ti／SiO2／Si和LNO／Si电极上制备Pb(Zr0．53，Ti0．47)O3(PZT)铁电薄膜。研究了不同电极材料对PZT铁电薄膜的微结构及电性能的影响。(100)择优取向的PZT／LNO薄膜的介电性能和铁电性能较(111)／(100)取向的PZT／Pt薄膜略有下降，但在抗疲劳特性和漏电流特性方面都有了很大提高。PZT／LNO薄膜10m次极化反转后剩余极化几乎保持未变，直至10^12次反转后，剩余极化仅下降了17％。     

基于溶胶-凝胶的两种旋涂方法制备PZT厚膜(英文)

采用溶胶-凝胶法,研究了两种在Au/Cr/SiO2/Si基底上沉积PZT(Pb(Zr0.52Ti0.48)O3)厚膜的方法.把与PZT澄清溶胶成分相同的PZT纳米粉混入澄清PZT溶胶,然后超声混合形成PZT浆料,PZT纳米粉的粒径为50～100nm.XRD分析表明两种方法得到的PZT厚膜都获得了单相钙钛矿结构.SEM结果显示两种厚膜厚度大约4μm,第一种旋涂方法制得的PZT厚膜表面粗糙,第二种旋涂方法制得的厚膜表面致密,无裂纹.在1 kHz的测试频率下,第一种和第二种厚膜的矫顽场分别为30 kV/cm和50 kV/cm,饱和极化分别为45 μC/cm2和54 μC/cm2,剩余极化分别为25μC/cm2 and 30μC/cm2.第二种厚膜有较高的直流耐压性能,在300 kV/cm的电场下,仍然保持较好的铁电性能.因而,第二种旋涂方法能够改善PZT厚膜的表面形貌和铁电性能.     

Polarization fatigue and photoinduced current in (Pb0.72La0.28)Ti0.93O3 buffered Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 films on platinized silicon

We report a study on the fatigue behavior of Pb(Zr_0.52Ti_0.48)TiO₃ (PZT) films deposited on Pt/Ti/SiO₂/Si substrates by a sol-gel method with single- and double-sided (Pb_0.72La_0.28)Ti_0.93O₃ (PLT) buffer layers, with an attempt to clarify the role of the top and bottom PLT buffer layers on the fatigue endurance (FE) of the PZT films. It is revealed that the existence of the PLT buffer layer and the level of driving alternating-current electric switching field strongly influence the fatigue properties. In terms of the existence of an asymmetric built-in electric field near the top and bottom interfaces between the film and metal electrode, we explain the observed fatigue properties.     

玻璃基Pt/Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3/ITO电容器的结构及物理性能研究

采用溶胶-凝胶方法在玻璃基ITO电极上制备了Pt/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)/ITO电容器.采用X射线衍射仪、铁电测试仪、分光光度计对其微观结构、电学性能及光学性能进行了测量.结果表明PZT薄膜结晶良好,具有(101)高度择优取向.铁电电容器具有良好的保持特性和抗疲劳特性,具有较大的剩余极化强度和电阻率,5V电压下的剩余极化强度和电阻率分别为41.7μC/cm2和2.5×109Ω.cm;漏电流测量结果表明电压小于0.8V时为欧姆导电机制,当电压大于0.8V时,漏电流满足肖特基发射机制.光学透射谱结果表明在短波范围内,PZT表现出强吸收作用;在长波范围内,PZT表现为强透射,最大透射率达到95%.     

Effects of a PbTiO3 insertion layer on the morphological and electromechanical characteristics of sol-gel-driven 0.2PZN-0.8PZT piezoelectric films for energy harvesters

This study investigated the morphological and electromechanical characteristics of 0.2PZN-0.8PZT films fabricated using a PbTiO3 layer. Crack-free 1-microm-thick films with a pure perovskite phase were obtained on Pt/Ti/SiO2/Si substrates using a modified sol-gel deposition method. A highly dense and smooth morphology and a high piezoelectric coefficient (d33) of 230 pC/N were observed in a 0.2PZN-0.8PZT film with a PbTiO3 insertion layer after annealing at 750 degrees C. The as-produced sol-gel-driven 0.2PZN-0.8PZT thin films are attractive for application to piezoelectrically operated microelectronic actuators, sensors, or energy harvesters due to their low facility cost, smooth surface, and excellent electromechanical characteristics.     

Lead zirconate titanate thin films on GaAs substrates

Thin films of the piezoceramic lead zirconate titanate (PZT) of composition Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 have been prepared on a platinized GaAs substrate system using a propanediol based sol-gel technique. A Si3N4 buffer layer was deposited onto the GaAs by plasma-enhanced chemical vapour deposition so as to minimize Ga and As diffusion during film fabrication. Rapid thermal processing (RTP) techniques were used to thermally decompose the sol-gel layer to PZT in a further effort to avoid problems of Ga and As diffusion. Adhesion between the electrode and substrate was found to improve when an intermediate Ti layer deposited between the Pt and Si3N4 was oxidized prior to depositing the Pt layer. A crystalline PZT film was produced on the Pt/TiO2/Si3N4/GaAs by firing the sol-gel coating at 350°C for 1 min and then at 650°C for 10 s using RTP. A single deposition of precursor sol resulted in a film 0.5 μm thick. Measured average values of remanant polarization and coercive field were 14 μC cm-2 and 47 kV cm-1, respectively. The polarization value is rather low, as conventionally fired films on silicon have remanent polarization values of 20–30 μC cm-2; the lower values may be due to incomplete crystallization during RTP, but a degradation of properties due to Ga-As diffusion, despite the precautions, cannot be ruled out at this stage. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

新型铁电薄膜底电极TiN的结构与电性能研究

自制了导电的TiN薄膜底电极,并在其上制备了铁电钽酸锂薄膜,测试了TiN薄膜电阻随热处理温度变化的关系,以及TiN底电极上钽酸锂薄膜的介电和漏电特性.实验结果表明,当热处理温度低于700℃时,TiN薄膜的电阻率小于0.004QΩ·cm,具有良好的导电性,可用作钽酸锂薄膜底电极;TiN底电极上钽酸锂薄膜的漏电电流大于Pt衬底上钽酸锂薄膜的漏电电流;N2气氛下在TiN底电极上结晶的钽酸锂薄膜的介电损耗远大于O2气氛下结晶的钽酸锂薄膜的介电损耗;氧缺位是TiN底电极上钽酸锂薄膜介电损耗大和漏电大的主要原因.     

不同电极形式对掺镧钛酸铅铁电薄膜的介电性能的影响

采用射频磁控溅射技术在Si(100) 基底和Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上生长了掺镧钛酸铅[(Pb0.9,La0.1)TiO3, PLT10]铁电薄膜.用X射线衍射技术(XRD)研究了PLT10薄膜结晶性能.使用光刻工艺在Si(100) 基底的PLT10薄膜上制备了叉指电极,测试了PLT10薄膜的介电性能.在室温下,测试频率为1kHz时,PLT10薄膜的介电常数为386.而采用相同工艺条件制备的具有平行电极结构的PLT10薄膜, 其介电常数为365.但利用叉指电极测试的PLT10薄膜的介电常数和介电损耗随频率的下降比利用平行电极测试的PLT10薄膜的快些.这是因为叉指电极结构引入了更多的界面态影响的缘故.     

SiO2／TiO2复合薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法在玻璃表面镀制了SiO2/TiO2复合薄膜,以SEM,XPS,UV-Vis等手段对其进行了表征;通过对亚甲基蓝的降解反应,研究了SiO2/TiO2复合薄膜在紫外光下的光催化性能。结果表明:在玻璃片上预镀SiO2层使TiO2薄膜中的Na 和Mg2 含量明显降低,同时,有利于TiO2薄膜中晶粒的长大,提高了光催化性能。     

Pulsed laser deposition of epitaxial ferroelectric Pb(Zr,Ti)O3 films on silicon substrates

We report on the epitaxial growth and electrical properties of Pb_0.52Zr_0.48TiO₃ (PZT) thin films deposited by Pulsed Laser Deposition (PLD) on SrTiO₃ (STO)-buffered Si(001). Previously to PZT growth, 40 nm-thick (La,Sr)MnO₃ (LSMO) layer was deposited to serve as electrical bottom electrode. The 200 nm-thick PZT film epitaxy was optimized by PLD on STO-buffered Si(001).The high contrast of stable artificially poled ferroelectric surfaces evidences the good ferroelectric properties of the PZT thin film. The structural as well as the physical properties of the PZT/LSMO/STO/Si(001) structure prove that very good quality layers have been obtained for films grown on silicon substrate.