单晶Tm2O3高k栅介质漏电流输运机制研究

利用分子束外延技术在p型Si(001)衬底上外延生长了单晶Tm2O3高k栅介质薄膜,分别在不同温度下测量了薄膜的电流-电压特性。基于变温电流-电压特性数据的漏电流输运机制分析表明,单晶Tm2O3栅介质薄膜在正偏压下的主要漏电流输运机制为肖特基发射,而在负偏压下的主要漏电流输运机制为Frenkel-Poole发射。     

新型高K栅介质ZrO2薄膜材料的制备及表征

采用超高真空电子束蒸发法制备了新型高 K栅介质-非晶 ZrO2薄膜. X射线光电子能谱 (XPS) 中 Zr3d5/2 和 Zr3d3/2 对应的结合能分别为 182.1eV和 184.3eV, Zr元素的主要存在形式为 Zr4+,说明薄膜由完全氧化的 ZrO2组成 ,并且纵向分布均一.扩展电阻法( SRP)显示 ZrO2薄膜的 电阻率在 108Ω@ cm以上,通过高分辨率透射电镜( HR- XTEM)可以观察 ZrO2/Si界面陡直,没有 界面反应产物 ,证明 600℃快速退火后 ZrO2薄膜是非晶结构.原子力显微镜( AFM)表征了薄膜的 表面粗糙度,所有样品表面都很平整,其中 600℃快速退火样品 (RTA)的 RMS为 0.480nm.     

射频磁控溅射法制备HfSiON高k薄膜的结构特性

在室温下,采用射频磁控溅射法在p型Si(111)衬底上制备了HfSiON高k栅介质薄膜。用X射线光电子能谱(XPS)分析了HfSiON薄膜的成分,用掠入射X射线衍射(XRD)检测了薄膜的结构,用高分辨率扫描电子显微镜(HRSEM)、原子力显微镜(AFM)观察了薄膜断面和表面形貌。XRD谱显示,HfSiON薄膜经900℃高温退火处理后仍为非晶态。HRSEM断面和AFM形貌像显示所制备的薄膜具有非常平整的表面,表明薄膜具有优良的热稳定性。电学测试表明,HfSiON薄膜具有较好的介电特性,其介电常数较高为18.9,漏电流密度较低在+1.5V为2.5×10-7A/cm2。这些特性表明HfSiON薄膜是一种很有希望替代SiO2的新型高k栅介质材料,同时也表明射频磁控溅射法是一种制备HfSiON新型高k栅介质薄膜的有效方法。     

Er2O3栅介质积累端电容频率色散效应的研究

采用分子束外延（MBE）方法在Si（001）衬底上生长了Er2O3薄膜。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测试显示Er2O3薄膜保持了在衬底上完好的外延,样品为均匀的单晶结构。将单晶Er2O3薄膜制备成MOS结构并对其做电容-电压（C-V）测试时,发现样品在高频时积累端电容出现了很大程度的频率色散现象。为了解释这种现象,提出了样品中存在缺氧层的结构模型。对该模型等效电路阻抗表达式推导得到了电容-频率方程,并将此方程与实验数据进行拟合,得到的图形、变量参数表明,未完全氧化的插入层是高频MOS C-V测试出现频率色散现象的主要原因。因此认为要消除Er2O3栅介质积累端的频率色散效应,需要尽量减少或避免缺氧层的形成。     

沉积工艺对高 k栅介质 ZrO2薄膜生长行为的影响

采用反应射频磁控溅射法在Si（100）基片上制备了ZrO2薄膜，通过高分辨电子显微镜、原子力显微镜，研究了沉积工艺参数（主要包括氧分压和沉积温度）对ZrO2薄膜的表面形貌和微结构的影响．研究结果显示；氧分压和沉积温度是影响ZrO2薄膜生长行为的重要因素．随氧分压的增大，ZrO2薄膜的表面粗糙度近乎呈线形增加的趋势，ZrO2薄膜微结构演化过程是a-ZrO2（非晶）→a-ZrO2和少量m-ZrO2（单斜）→m-ZrO2和少量t-ZrO2（四方）→m-ZrO2；随沉积温度从室温升高到550℃，ZrO2薄膜微结构演化过程是a-ZrO2（〈250℃）→m-zrO2和少量a-ZrO2（450℃）→m-ZrO2和少量t-ZrO2（550℃）；此外，根据薄膜微结构和表面形貌的研究结果，探讨了沉积温度对薄膜生长行为的影响及其物理机制．     

LiCl/SiO2-Al2O3薄膜的纳米结构和湿敏特性

通过溶胶－凝胶工艺制得具有良好湿敏特性的ＬｉＣｌ／ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３薄膜材料,利用ＸＲＤ和ＡＦＭ对这类薄膜进行了结构表征,结果表明,具有纳米分相结构的薄膜在全湿范围内阻抗值的变化〉３个数量级,阻抗的对数值与相对湿度的关系具有较好的线性度,吸湿响应〈３０ｓ,脱湿响应〈６０ｓ。     

激光作用下GeS2非晶半导体薄膜的性能及结构变化

采用514.5nm波长的氩离子激光器，结合X射线衍射分析（XRD）、红外光谱分析（IR）、扫描电镜分析（SEM）和透射光谱分析，研究了GeS2非晶半导体薄膜在激光辐照后的性能及结构变化。实验结果发现，经热处理和激光辐照后，薄膜的光学吸收边均移向短波长处，并且随着辐照激光强度和辐照时间的增加而增加，这种平移在退火薄膜中是可逆的。SEM结果分析表明，薄膜在激光辐照后有晶相出现，且随着辐照激光强度的增加，晶相更多。     

Y2O3-SnO2常温气敏薄膜的Sol-Gel制备及性能研究

以无机盐ＳnCl2.2H2O,Y(NO3)3.6H2O为原料,无水乙醇为溶剂,采用溶胶－凝胶工艺制备了Ｙ２Ｏ３掺杂的ＳnO２薄膜,采用差热－失重分析研究了Ｙ２Ｏ３掺杂的ＳnO2干凝胶粉末的热分解、晶体过程。研究了Ｙ２Ｏ３－ＳnO2薄膜的电学和气敏性能,从实验中得到了Ｙ２Ｏ３掺杂份量对ＳnO2薄膜电学及气敏性能的影响。实验表明Ｙ２Ｏ３掺杂的ＳnO2薄膜在常温下对ＮＯx具有较好的灵敏度的选择性,并具有较好的响应恢复性能,在常温下对Ｈ２Ｓ气体也具有一定的灵敏度。     

缺陷对β-Ga2O3薄膜的结构和光学特性的影响

采用射频磁控溅射技术和后期退火在蓝宝石衬底上成功制备了β-Ga₂O₃薄膜。借助于X射线衍射(XRD)、拉曼散射光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、以及二次离子质谱(SIMS)研究了缺陷对β-Ga₂O₃薄膜的结构和光学特性的影响。结果表明,未退火的Ga₂O₃薄膜呈现非晶态,随高温退火时间逐渐增加,非晶Ga₂O₃薄膜逐步转变为沿(-201)方向择优生长的β-Ga₂O₃薄膜。所有Ga₂O₃薄膜在近紫外到可见光区的平均透过率都高达95%,β相Ga₂O₃薄膜的光学带隙比非晶态薄膜增加~0.3 eV,且随退火时间的增加,β-Ga₂O₃薄膜的光学带隙也随之变宽。此外,发现非晶Ga₂O₃薄膜富含氧空位缺陷,高温退火处理后,β-Ga₂O₃薄膜中的氧空位浓度明显降低,但蓝宝石衬底中的Al极易扩散至Ga₂O₃薄膜层,并随退火时间的增加Al浓度明显增加,氧空位的降低和Al杂质的增加是导致β-Ga₂O₃薄膜光学带隙变宽的主要原因。     

α-Ti3O5薄膜的制备及氧敏性能的研究

α－Ti3O5是TiOx材料中相对较稳定的晶型，是一种潜在的氧敏材料，与传统的TiO2,ZrO2材料相比，具有阻温特性好的优点。本文通过H2还原TiO2来制备α－Ti3O5薄膜，研究了不同还原温度和保温时间对薄膜晶相组成的影响以及薄膜的导电性、电阻－温度稳定性和在氧化气氛中的晶格稳定性，同时对α－Ti3O5薄膜的氧敏性能进行了初步研究。     

LiTa3O8薄膜制备与电性能研究

以乙醇锂和乙醇钽为起始反应物, 用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了新型钽酸锂LiTa₃O₈铁电薄膜. 经XRD图谱对比, 该薄膜结构不同于LiTaO₃晶体结构, 与正交相结构类似. SEM分析显示经过750℃结晶退火的LiTa₃O₈薄膜表面均匀平整无裂纹, 膜厚约为1μm. 实验结果表明, 在450kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜剩余极化强度P_r为9.3μC/cm², 矫顽场强E_c为126.8kV/cm; 在9.5kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜漏电电流为8.85×10^-9A/cm², 比LiTaO₃薄膜漏电小; 在1kHz时, LiTa₃O₈薄膜介电常数为58.4, 介电损耗为0.26. 溶胶-凝胶法制备的 LiTa₃O₈薄膜结晶温度比LiTaO₃薄膜高50℃以上.     

BaTiO3基PTCR陶瓷中B2O3蒸汽掺杂的异常行为

钛酸钡基半导化陶瓷中的PTCR效应通常与材料中的施受主掺杂密切相关。在高温下B2O3具有较高的蒸汽压,通过B2O3蒸汽掺杂的研究表明,含主族元素B的氧化物蒸汽掺杂,钛酸钡基半导化陶瓷样品的升阻比同样得到了大幅度提高,同时室温电阻率也有所增加。B2O3蒸汽掺杂BaTiO3基材料的PTCR效应的提升可能得益于硼填隙和钡缺位相关的复合缺陷在晶界上的形成。     

以Mn3O4为前驱体的LiMn2O4及其电化学性能

对传统的固相反应进行了改进,以控制结晶法合成出来的Mn3O4为前驱体,和LiOH混合煅烧,制备出锂离子电池正极活性材料尖晶石LiMn2O4。对由此方法得到的尖晶石LiMn2O4的结构和电化学性能进行了研究。通过X线光衍射和扫描电镜分析表明,该材料为纯相尖晶石LiMn2O4,不含其它杂质相,而且晶粒大小比较均匀;通过电化学性能测试表明,该尖晶石LiMn2O4具有良好的电化学性能：其首次放电比容量为128mAh/g,经过10次充放电循环后,其放电比容量仍有124mAh/g。     

共沉淀法制备YAG-Al2O3纳米复合粉体

本文采用共沉淀法制备了ＹＡＧ－Ａｌ２Ｏ３纳米复合粉体。并通过ＸＲＤ、ＴＥＭ详细研究了粉体组成、形貌随煅烧温度的变化。     

Yb2O3的掺杂方式对Ba(Ti1-y)Zry)O3陶瓷介电性能的影响

在Ba(Ti1-yZry)O3中,Yb2O3的不同掺杂方式引起了材料性能的显著变化,采用Ba(Ti1-yZry)O3合成后Yb2O3的适量掺杂,陶瓷介温峰明显地移动,介电常数大幅度提高,获得了室温介电常数＞25000,1250℃左右烧成,符合Y5V标准的高介材料,合成后掺杂的Yb2O3,使材料介电常数提高,可能与施主掺杂引入的局域化电子有关,合成前掺杂Yb2O3的样品,介电常数较低,移峰效率偏小,可能是Yb的Ti位受主取代使施主引入的局域化电子得到补偿的结果。     

Nb2O5对ZTM-Al2O3性能及ZrO2增韧机制的影响

探讨了Ｎｂ２Ｏ５对ＺＴＭ－Ａｌ２Ｏ３的性能和ＺｒＯ２在瓷体中增韧机制的影响。发现Ｎｂ２Ｏ５的引入可明显提高瓷体中ｍ－ＺｒＯ２含量而降低ｔ－ＺｒＯ２含量,材料的机械性能也随Ｎｂ２Ｏ５添加量的增大出现了显著的改善,并且有韧性的平方正比于ｍ－ＺｒＯ２含量的关系,ｍ－ＺｒＯ２含量的增加强化了微裂纹增韧是材料性能改善的原因。     

表面诱导沉淀法制备Al2O3-ZrO2纳米复合粉体

采用表面诱导沉淀法,制备了Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２（１５ｖｏｌ％）纳米复合粉料,利用透射电子显微镜对其形貌进行了表征,结果表明：在ｐＨ＝５时,可以使ＺｒＯ２前驱体均匀地包裹在Ａｌ２Ｏ３颗粒表面,经过８００℃煅烧之后,Ａｌ２Ｏ３ｘ颗粒表面均匀地结合着粒径约为３０ｎｍ的ＺｒＯ２颗粒,ＺｒＯ２颗粒尺寸均匀,该粉体经过２４ｈ球磨和超声波处理之后,未发生ＺｒＯ２颗粒脱落现象,表明ＺｒＯ２颗粒与Ａｌ２Ｏ３颗粒表面     

真空蒸发法制备PbI2多晶薄膜研究

用真空蒸发法在玻璃衬底上制备了PbI2多晶薄膜,对样品的微结构、表面形貌、化学组分及电阻率进行了测试分析.结果表明,样品具有良好的多晶结构,并沿六角密堆积结构的c轴向高度择优取向.室温下样品暗电导率为3.09×10-11(Ω·cm)-1,电导激活能为0.78 eV.     

导模法生长Al2O3单晶温场的理论计算

用光线导向模型建立了描述Ａｌ２Ｏ３单晶内部热量交换的二维方程,用有限元法计算了Ａｌ２Ｏ３单晶的温度场,分析了片状Ａｌ２Ｏ３单晶温场及其变化规律,结果表明,对流换热系数影响晶体的温度分布,固液界面越远,影响效果越显著,地流换 增大使 本温度降低,晶体生长速率增大使结晶前洞的温度梯度增大,晶体较长时,距固液界面较近的晶体的温场可以认为是准稳态温场。     

退火温度对Pt/SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12/p-Si异质结微观结构与性能的影响

采用sol-gel工艺制备了Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/p-Si异质结. 研究了退火温度对异质结微观结构与生长行为、漏电流密度和C-V特性等的影响. 研究表明: 成膜温度较低时,SrBi₂Ta₂O₉、Bi₄Ti₃O₁₂均为多晶薄膜, 但随退火温度升高, Bi₄Ti₃O₁₂薄膜沿c轴择优生长的趋势增强; 经不同退火温度处理的Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/p-Si异质结的C-V曲线均呈现顺时针非对称回滞特性, 且回滞窗口随退火温度升高而增大, 经700℃退火处理后异质结的最大回滞窗口达0.78V; 在550～700℃范围内, Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/\\p-Si异质结的漏电流密度先是随退火温度升高缓慢下降, 当退火温度超过650℃后漏电流密度明显增大, 经650℃退火处理的异质结的漏电流密度可达2.54×10^-7A/cm²的最低值.