一、Nb掺杂BaTiO_3薄膜的激光分子束外延及其特性（论文文献综述）
褚旭龙[1]（2021）在《氧化镓基光电探测器件结构与性能优化研究》文中进行了进一步梳理区别于传统红外探测机制,日盲紫外探测技术具备多方面不可比拟的优势。由于辐射源少,紫外探测往往具有探测难度低、虚警率和误报率下降等优点,同时,其属于无源被动式探测,隐蔽安全性好,能够对发动机、导弹、等离子体辐射等产生的紫外信号源作出准确的判断,在紫外制导、紫外预警、紫外干扰以及紫外通讯等方面具有很好的军事应用价值以及民事应用价值。氧化镓作为新型的宽禁带半导体材料,因其具备诸多的优异的物理特性（禁带宽度大、击穿电场强等）,近年来,已成为国内外开展日盲区紫外光电探测器研究工作的热点对象。本论文以氧化镓半导体材料为主要研究材料对象,以不同器件结构类型为研究主线,分析各结构器件优缺点,开展对应结构下的性能优化研究。按照工作方式的不同,日盲区紫外光电探测器器件结构可分为光电导型、肖特基势垒型、金属-半导体-金属型、p-n结、pin结等多种类型。结合器件的暗电流、光电流、响应度、量子效率、响应时间等主要性能指标以及制备难易度、制备投入等多个方面,对不同器件结构探测器的优缺点进行分析并开展优化研究,取得以下几个方面的成果:（1）光电导型探测器研究:光电导型紫外探测器具有结构简单、工艺容易和内部增益高等优点,但不足之处是暗电流大、灵敏度低。同时,Fe掺杂剂由于其自身的高绝缘性,以及提升材料费米能级作用,从而使载流子输运所需动能需求量大,具备降低器件暗电流（噪音）的潜质。因此,本论文基于导模法生长了掺Fe的Ga2O3晶体衬底,并制备成Au/Ti/Fe-doped Ga2O3/Ti/Au光电导型器件,实现了暗电流指标的降低,与已报道的同类型器件相关文献相比,得到了5到9个数量级的优化。（2）肖特基势垒型探测器研究:肖特基势垒型光电探测器,具有响应度高、暗电流低、响应时间短、量子效率高以及回避P型等优点,同时,对比于光电导型器件,具备自供电特性。本论文基于导模法生长了β-Ga2O3晶体衬底,并制备成Au/Ti/β-Ga2O3/Ni/Au肖特基势垒型器件。该器件可实现高整流比、低反向泄漏电流和良好的耐击穿特性。值得注意的是,在零偏压下,光电探测器的响应度R为2.875 mA/W,归一化探测度D*为1010 Jones,外部量子效率EQE为1.4%,区别于光电导型器件,具有良好的自供电应用性能。（3）异质结型探测器研究:具有适宜带阶偏移的异质结结构能够加速光电响应产生的电子-空穴的分离输运,良好的异质结结构器件在暗电流、响应度、响应时间、灵敏度等多个方面具备性能优势。本论文我们选用p型Pb（Zr0.52Ti0.48）O3（PZT）和n型Ga2O3,分别基于脉冲激光沉积（PLD）和射频磁控溅射技术完成了 PZT/Ga2O3异质结光电探测器的制备。并将其与同条件下制备的Ga2O3光电导型探测器进行性能对比,PZT/Ga2O3异质结光电探测器实现了更低的暗电流、更高的响应度、更快的响应时间,多个性能指标得到提升。（4）异质结能带工程研究:界面信息对于异构结构化的设备很重要,适宜带阶的异质结结构器件展现出响应快、暗电流低等诸多性能优势,因此开展能带工程对异质结器件的研究意义重大。我们在蓝宝石基底上利用PLD技术制备了 TiO2和Ga2O3异质结,然后进行了紫外-可见光吸收和XPS测试,并基于克拉托模型进行分析计算。TiO2和Ga2O3异质结的△EV被确定约为-0.6 eV,而△EC约为-0.68 eV,属于Ⅰ型能带工程类型,为后续基于该异质结结构的光电探测器研究提供研究基础支撑。
张苗苗[2]（2021）在《铅基铁电薄膜的电卡及储能效应研究》文中研究表明铁电/反铁电薄膜在芯片级电卡制冷领域具有潜在的应用前景,对于解决集成电路中微电子器件的散热问题具有重要的科学意义。此外,由于其具有高的功率密度、快的放电速率、稳定的储能特性、长的循环寿命及绿色环保等特点,还可广泛应用于先进电磁脉冲武器、高功率雷达、关键医疗器件、新能源汽车等领域。本论文利用溶胶凝胶法在Nb掺杂SrTiO3（STO）单晶衬底上制备了 BiFeO3和La共掺杂的Pb(Zr0.70Ti0.30)O3外延级铁电薄膜,系统研究了取向对其电卡制冷与储能效应的影响;在LaNiO3和Pt（111）/TiOx/SiO2/Si（100）复合衬底上制备了 Nb 掺杂的 Pb(Zr0.65Sn0.3Ti0.05)O3弛豫反铁电薄膜,系统分析了频率对其电卡制冷与储能效应的影响。研究结果表明:（1）利用sol-gel技术成功的在Nb掺杂的SrTiO3（STO）单晶衬底上制备出了高质量的BiFeO3和La共掺杂的PZT外延级铁电薄膜。通过衬底的取向调控,结合电场、应力场、温度场等的耦合发现沉积在（100）、（110）以及（111）取向衬底上的外延级薄膜中均获得了两个电卡制冷温度变化峰,一个位于室温附近,另一个位于其介电峰值温度附近。对于（111）取向的薄膜在室温附近的电卡效应比（100）以及（110）取向的薄膜要大,在1956 kV/cm的电场下其电卡制冷温度变化（ΔT）约20.6 K;相比之下,（100）和（110）取向的薄膜在介电峰值温度（Tm～375 K）附近则展现出更大的电卡制冷温度变化,在1852 kV/cm的电场下,（100）取向薄膜的ΔT约18.8 K,在1230 kV/cm的电场下,（110）取向薄膜的ΔT约20.8 K。当外加电场的方向由正变为负,（100）取向薄膜在Tm温度附近的ΔT将被显着提升至38.1 K。这一实验现象可归结于薄膜制备过程中因衬底与薄膜之间晶格失配产生的面外拉伸应变而导致的自我诱导极化作用。此外,三个取向薄膜均获得了较高的储能密度、较好的储能效率以及较高的温度稳定性。在约2200 kV/cm的电场下,其储能密度分别为 34.6 J/cm（100）、33.0 J/cm（110）和 28.6 J/cm（111）,其储能效率分别为 85%（100）、76%（110）和 66%（111）。对于薄膜的电卡制冷与储能效应,除了取向对其有重要影响之外,应用频率对薄膜性能的影响也不容忽视,因此:（2）利用宏观唯象统计模型得到了不同频率下偶极子对薄膜的介电响应的贡献,进而发现了频率变化对薄膜的电卡制冷效应有较大影响。在室温附近（～293 K）和10 kHz下,PZST反铁电薄膜获得了较大的正电卡效应,其ΔT和ΔS分别为13.3 K和-13.6 J/K·kg;在其介电峰值温度附近（～425 K）和100 Hz下,获得了一个较大的负电卡效应,其ΔT和ΔS分别为-5.8 K和4.5 J/K·kg。其正和负电卡效应温度变化绝对值对所施加的频率较为敏感,当频率增加时,其正电卡效应倾向于增加,而负电卡效应则倾向于降低。该现象主要归结于在[111]方向电场诱导作用下薄膜中的四方相向三方相的相转变以及缺陷偶极子的耦合作用。10 kHz下,其电卡制冷效率（COP）和电卡制冷强度（ΔT/ΔE）分别为～3.37和0.01 K·cm/kV。此外,在电场约为2159 kV/cm时,在100 Hz、1 kHz和10 kHz三个频率下,其储能密度分别为～15.7 J/cm3、～16.3 J/cm3和～17.0 J/cm3,储能效率分别为42%、48%和50%。
支钰崧[3]（2021）在《氧化镓薄膜及日盲紫外阵列传感器件研究》文中进行了进一步梳理随着半导体技术的发展,宽禁带半导体以其较大的禁带宽度、较高的击穿场强、更高的电子饱和速率和更低的能量损耗而逐渐被应用于半导体照明、电力电子器件和紫外光电子器件等领域。其中氧化镓作为一种新型宽禁带半导体材料也在近几年受到了越来越多研究人员的关注。氧化镓的带隙宽度约为4.9 eV,其吸收边位于270 nm附近,因此对日盲区（200～280nm）波段的紫外辐射有着良好的光电响应,是一种很好的制备日盲紫外光电传感器的半导体材料。随着研究的逐渐深入,人们也希望逐渐将这种新型日盲紫外光电传感器逐渐应用到紫外成像、遥感监测、光源追踪等领域,因此多像素、集成化、小型化的氧化镓传感器阵列正逐渐成为人们的研究热点,然而目前关于氧化镓探测器阵列这方面的研究尚处于起步阶段。因此,制备具有较好光电传感性能的氧化镓薄膜,并在此基础上逐步制备出较大像素、不同类型、多种用途的阵列探测器的相关工艺需要进一步的研究。本论文主要采用金属有机化学气相沉积和脉冲激光沉积两种薄膜制备技术生长了氧化镓薄膜,通过微加工制备了不同结构的氧化镓日盲紫外传感器阵列,并对后续探测器阵列的工艺及材料选择进行了一定的探索。具体工作如下:（1）先后沉积了非故意掺杂的氧化镓薄膜和硅掺杂的氧化镓薄膜,并分别测试了两者对应的光电响应性能。测试发现,纯氧化镓薄膜具有较好的光电响应速度（τd～38ms）、较好的线性度和适中的响应度（10 V下约17 A/W）。掺硅的氧化镓薄膜则具有较大的光电流、响应度和较好的线性关系。此外,我们还研究了沉积掺锡氧化镓薄膜过程中生长条件对晶体结构和表面形貌的影响,发现薄膜晶体结构随着锡浓度的升高可能按照ε相→+β混合相→β相的规律逐渐转变,真空条件下薄膜的表面呈纳米线形状,氧压条件下薄膜表面比较平整,更适合用来微加工制备二维面列结构的探测器阵列。（2）在两英寸氧化镓薄膜上制备了非对称叉指电极结构的氧化镓日盲紫外探测器阵列。测试发现:该器件对254 nm的紫外辐照具有明显的响应,其254nm/365 nm的响应抑制比～104。此外器件具有一定的自供电效应,在-10 V时,器件的响应度为0.3 A/W,光暗比高达为107;在0V时,器件具有更快的响应时间（τr/τd～0.29/0.05 s）。所有器件光响应性能的均一性较好。分析发现该器件的自供电效应可能来源于肖特基结中内建电场对非平衡载流子的分离和驱动作用。（3）设计并制备了16×4的一维长线列结构的氧化镓探测器阵列,测试发现:该器件的光暗比高达3.06×107,器件在10 V偏压下的响应度高至243.66 A/W,响应时间约为0.05 s,器件在各个偏压和光强条件下均具有良好的光电响应特性。此外我们发现该线列探测器各探测元的光电响应性能都具有较好的均一性。（4）先后设计并制备了两种电极结构（对称叉指和非对称叉指）的多像素阵列探测器,探索了所需的制备工艺并测试了器件的相关光电性能。研究了 BaTiO3/Ga2O3和In2O3/Ga2O3异质结这两种异质结的能带匹配,测试发现两种异质结均为嵌套型Ⅰ型异质结,说明BaTiO3和In2O3薄膜都可能可以作为势垒过渡层改善氧化镓和金属之间的欧姆接触。
秦红玲,朱合法,邢志国,王海斗,郭伟玲,黄艳斐[4]（2021）在《铁电膜层制备技术研究现状》文中提出具有铁电性且厚度在数十纳米至数微米的铁电薄膜具有良好的压电性、介电性及热释电性等特性,在微电子、光电子和微电子机械系统等领域有着广阔的应用前景。随着铁电薄膜制备技术的发展,使现代微电子技术与铁电薄膜的多种功能相结合,必将开发出众多新型功能器件,促进新兴技术的发展,因此对铁电薄膜的研究已成为国内、国际上新材料研究中的一个十分活跃的领域。在铁电薄膜的许多应用中,铁电存储器尤其引人注目。如何制备性能良好的铁电薄膜,满足集成铁电器件的要求成为制约铁电薄膜应用的关键环节,薄膜制备技术的进步可以提高铁电薄膜的质量,目前人们已经能够使用多种方法制备优良的铁电薄膜。总体来说,制备铁电薄膜按其制膜机理大体上可分为化学沉积法和物理沉积法两大类。化学沉积法制备微纳铁电薄膜,通过对薄膜成分、元素掺杂及薄膜取向等方面的研究提高铁电薄膜的性能,从而制备出高质量的薄膜。物理沉积法一般是在较高的真空度下进行,采用不同的基片和调节基片的温度可制得不同取向的薄膜,甚至外延薄膜,这种方法对自发极化呈现高度各向异性的薄膜制备显得尤为重要。热喷涂方法制备厚涂层通过从元素掺杂、热处理、工艺参数优化等方面来改善铁电涂层的性能。铁电薄膜制备技术的进步可以提高薄膜的质量,而薄膜质量的提高又可以促进功能器件制备技术的进步、使用性能的提升,从而使其得到更广泛的应用。本文综述了近年来铁电薄膜制备技术及其应用研究的新进展,主要针对化学方法、物理方法及热喷涂方法制备铁电薄膜的技术难点讨论了铁电薄膜成形的物理化学机理、优缺点及其应用情况。
崔佳萌[5]（2020）在《钙钛矿氧化物薄膜的缺陷、界面和物性耦合研究》文中认为在新型多参量复合量子功能材料的设计和探寻中,钙钛矿氧化物及其层状类钙钛矿衍生结构因其丰富的结构和物理内涵备受研究者青睐。材料中自旋、轨道、晶格和电荷等序参量间的强相互关联能够诱导出诸多新颖的物理功能特性,包括多铁、透明导电、拓扑绝缘体、高温超导以及庞磁电阻等,对信息存储及自旋电子器件等方面的发展具有重要意义。然而,多自由度的灵活可调同样意味着（类）钙钛矿氧化物研究的复杂性和高挑战性。因此,更好地理解材料中的物理作用机制,才能为（类）钙钛矿氧化物多功能器件的开发和应用提供更多理论和实验基础。本论文着眼于（类）钙钛矿氧化物外延薄膜的缺陷、界面以及物性耦合研究,按材料类型可分为简单钙钛矿和复杂铋层状类钙钛矿氧化物两部分。我们首先从简单钙钛矿结构材料入手,选定在透明导电氧化物半导体方面极具潜力的锡酸钡为研究载体,探讨氧空位对材料结构和电输运性质的调控作用;以此为基础,利用界面工程技术,组合锡酸钡与铁电单晶衬底制备钙钛矿氧化物异质结,进一步研究异质界面多种序参量耦合对材料电学性质的调控。然后,我们将简单钙钛矿薄膜制备与研究中积累的经验应用到复杂层状类钙钛矿自然超晶格的构建上,研究了单相层状氧化物薄膜中的磁电耦合效应。第一章对课题研究背景进行了综述。我们首先简要介绍了（类）钙钛矿氧化物结构和物性的基本特征、晶格缺陷及异质结界面对钙钛矿的调控作用;然后回顾了本论文研究重点关注的简单钙钛矿BaSnO3基透明导电氧化物和铋层状类钙钛矿氧化物多铁磁电耦合材料的发展近况。第二章介绍了薄膜材料制备与性能表征的主要手段。本论文主要通过脉冲激光沉积技术制备外延单晶薄膜;为了获得预期薄膜样品,我们使用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）和扫描透射电子显微镜（STEM）等表征手段确认薄膜的晶格结构、形貌和成分信息。进一步物性测试和机制分析中需要用到的磁性、铁电性和电输运等性质的表征技术也在这一章中进行了具体阐述。第三章中,我们讨论了氧空位对La0.04Ba0.96SnO3薄膜电输运性质的调控和内在物理调制机理。通常,缺氧BaSnO3-δ中氧空位被认为是孤立点缺陷,作为电子施主向氧化物提供自由电子载流子形成n型掺杂。然而本章实验中我们发现,缺氧的La0.04Ba0.96SnO3薄膜与已见报道的缺氧BaSnO3薄膜典型行为相反,随氧空位含量增长,薄膜表现出明显的金属-绝缘体转变,与此同时载流子浓度和迁移率也明显降低。结合第一性原理计算,我们将这一现象归结于体系中额外引入氧空位的影响,并提出了由VO"和LaBa’相互作用产生强电子局域化的理论解释。基于La3+离子施主掺杂,低生长氧压下产生的氧空位使BaSnO3禁带中引入额外束缚能级。由此,La3+掺杂提供的自由电子被局域在超晶胞中邻近的O和Sn原子中,带间态主要由O 2p和Sn 5s5p能带加上少量Sn4d轨道杂化形成。第四章中,在氧空位调控基础上,我们优化La0.04Ba0.96SnO3的电输运性质,并利用界面工程技术将其与（001）0.7Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.3PbTiO3铁电单晶衬底结合,构建钙钛矿异质结,观察不同厚度La0.04Ba0.96SnO3沟道层原位栅压控制下的电阻调制现象。我们建立了基于耗尽层的界面电荷模型和基于弛豫效应的应变调控模型,将异质结界面应变和极化电荷对电阻调制的贡献分离,并很好地模拟了铁电栅压控制下的电阻变化情况。晶格应变调制在整个薄膜内部基本保持稳定,接近界面时,薄膜初始应变状态或缺陷态的改变使电阻-应变系数有所增加;与此同时,由于电荷屏蔽的短程特征,电荷效应诱导的电致电阻变化在界面区域占主导,随膜厚降低显着增强。两者的协同作用使得薄膜电阻变化-电场曲线显现出厚度依赖的调控特征,随膜厚降低从蝴蝶形转变为方形。第五章中,我们制备了高质量的（001）取向SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18薄膜并表征了其磁电耦合特性。为了获得更平整的异质外延界面,我们精确控制实验条件并引入导电缓冲层以最小化氧空位和层错等缺陷对薄膜性质的影响。XRD、AFM和STEM等表征手段表明薄膜具有高的异质外延质量、平整的表面形貌以及5层类钙钛矿结构的重复周期。磁性测试反映SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18薄膜在室温下展现出弱的铁磁行为和典型的磁滞回线。压电力显微镜（PFM）分析证实了薄膜主要沿c轴的自发铁电极化方向（面外方向上观察到了明显的铁电畴结构翻转）,表明样品具有室温铁电性。更为重要的是,基于扫描探针显微（SPM）技术,我们直接可视化地呈现出薄膜的电控磁极化现象,这充分证明了SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18薄膜室温下的磁电耦合特征,表明其在实现基于电写磁读的数据存储器件应用上具有巨大潜力。最后,在文末第六章中,我们对全文工作进行了总结,并针对后续可开展的研究工作的相关思路提出展望。
王妍玲[6]（2020）在《CaBi2Nb2O9薄膜的中低温制备及其电学性能研究》文中认为随着半导体工业的发展,器件向微型化、集成化方向转变成为必然趋势,将铁电功能薄膜与CMOS-Si集成技术高效结合,可实现新型传感、驱动、存储、储能等新颖器件的一体集成,在微机电系统、微电子等领域有着广泛的应用前景。铌酸铋钙（CaBi2Nb2O9,CBNO）,具有抗疲劳特性好、温频系数低、居里温度高、机电耦合系数各向异性明显等优越的性能,是一种环保污染少的铁电材料。若能将CBNO薄膜与CMOS-Si基片结合,将在微电子器件中展开许多实际应用,解决微电子器件在高温、高频极端环境下无法工作或老化快等问题。但,高品质的CBNO薄膜离不开高的生长温度（≥ 600℃）,而CMOS-Si能承受的极限温度≤500℃,为了与CMOS硅基片集成技术兼容,必须降低薄膜的生长温度。此外,CBNO薄膜各向异性明显,特殊的层状结构以及极化方向与生长方向的矛盾,对薄膜电学性能的提高造成很大的难度。本课题的主要研究内容是利用射频磁控溅射技术,在单晶Si基底上,结合缓冲层技术,引导CBNO薄膜非c轴取向生长,提高CBNO薄膜的电学性能,探究温度、基底种类对薄膜结构和电学性能的影响,并结合快速退火工艺,进一步降低CBNO薄膜生长温度,摸索最佳退火温度,优化工艺参数,获得铁电、介电、储能特性优异的薄膜,实现硅片上优质CBNO薄膜的中低温集成。本文主要研究的成果如下:（1）SrRu03缓冲层（SRO）改善了 CBNO薄膜与Si基底的界面状态,作为籽晶引导CBNO薄膜（1 1 2n+1）择优取向生长,与a/b轴成小角度倾斜的晶粒成功取代了 c轴取向晶粒。（2）基底温度和基底种类直接影响薄膜的结晶性和结晶取向,进而影响电学性能。500℃制备的（117）单一取向的CBNO/SRO/Pt/Ti/Si异质结构,电学性能最佳（εr～480@1 kHz,Ps～63 μC/cm2,Pr～12 μC/cm2@1800kV/cm）,横向压电系数e31,f～1.25 C/m2,并且还具备优异的温度-频率稳定性,在500 kHz/1 MHz的高工作频率下,500℃以下均保持介电损耗≤5%。（3）350℃原位沉积的CBNO薄膜必须进行快速退火才具备铁电性,在且在一定温度范围内快速退火温度越高,CBNO薄膜结构和电学性能提升越明显,700℃退火工艺最佳。（4）增大溅射功率,可提高抗击穿强度,延长保温时间可促使CBNO粒子结晶完全,提高结晶性,纯氧高压的保降温气氛能减少氧空位等缺陷,降低损耗,有效提升电学性能。350℃ 130 W高氧压保温20分钟的CBNO/SRO/Pt/Ti/Si退火薄膜含有大量（115）取向织构,在2800 kV/cm的电场下,饱和极化强度Ps～58.5 μC/cm2,其特征电滞回线细长,总储能密度为84.2 J/cm3,储能效率近似89%,展示了 CBNO薄膜在高储能电容器方向的研究与应用前景。
徐珲[7]（2020）在《Sr2IrO4单晶薄膜的物性研究和原型器件制备》文中研究说明Sr2IrO4是近年来非常热门的一类新型量子功能材料,引起了科研人员的极大兴趣。由于具有强自旋轨道耦合作用,Sr2IrO4被预言具有一系列新颖的物理性质,如超导、半金属和量子反常霍尔等。但迄今为止,大部分理论预言只得到非常有限的实验验证。本文的研究工作主要围绕Sr2IrO4薄膜的高质量生长、Sr2IrO4超晶格的物理性质和Sr2IrO4原型器件三个部分来叙述。第一部分是生长高质量Sr2IrO4单晶外延薄膜:系统地研究了脉冲激光沉积技术生长该薄膜所需要的最优生长温度、氧气分压和衬底种类等。第二部分是获得高质量薄膜的基础上,制备Sr2IrO4超晶格并研究其可能存在的奇异物性。第三部分是在研究物性的基础上,尝试制备Sr2IrO4原型器件并探索其潜在的应用前景,包括:模拟人脑神经突触和反铁磁自旋电子学相关应用。第一章对本文的研究背景进行了综述,包括:（1）Sr2IrO4的基础物理性质,包括强自旋轨道耦合作用、Sr2IrO4的晶体结构、Sr2IrO4的电学性质和磁学性质部分;（2）Sr2IrO4薄膜材料的生长、应力调控和铱酸盐超晶格的研究现状、重要性和难点;（3）Sr2IrO4新型功能器件研究,包括类神经突触器件和反铁磁自旋电子学器件;（5）简要介绍博士期间的四个主要研究工作。第二章主要介绍了 Sr2IrO4单晶薄膜的制备技术和表征手段的原理、使用条件和测试方法等:1、配备反射式高能电子衍射仪的脉冲激光沉积设备;2、薄膜晶体结构和表面形貌的表征方法,如X射线衍射仪、原子力显微镜等;3、薄膜物理性质测量仪器和方法,如应用物性综合测量系统测量薄膜电阻、载流子类型等;4、测量薄膜电子结构和微观磁结构的先进同步辐射测试技术,如X射线光电子能谱、X射线吸收谱和中子反射技术等。第三章中,我们使用配备了辅助反射高能电子衍射仪的脉冲激光沉积系统生长了大量的薄膜。用高分辨X射线衍射、X射线反射技术和原子力显微镜来表征薄膜的晶体结构、厚度和表面形貌。测试结果表明我们确实生长出了高质量Sr2IrO4薄膜,并且导电能衬底能有效降低Sr2IrO4单晶薄膜的生长温度。这一章对高质量的铱酸盐单晶薄膜生长具有重要的借鉴意义,也为进一步研究Sr2IrO4薄膜新颖的量子效应打下了坚实的基础。第四章中,我们介绍了人工突触器件对于开发高可靠性、高智能的神经形态信息器件和存储器件的重要意义。原型器件这章要分为两个部分:第一部分我们利用Sr2IrO4和大带隙的铁电体钛酸钡,开发出了一种外延异质结构。该原型器件具有短期可塑性、长期可塑性和脉冲时序相关可塑性等多种突触功能,表明Sr2IrO4双层膜是一种新型、可靠和高性能的模拟人脑神经系统的人工突触原型器件。第二部分是我们制备了（Sr2IrO4）4/（La2/Sr1/3MnO3）5超晶格反铁磁电子学原型器件。与单一薄膜或异质结相比,该器件具有明显增强的各向异性磁电阻和非易失性记忆效应,将有利于Sr2IrO4薄膜在反铁磁自旋电子学领域的应用。第五章是Sr2IrO4超晶格的物理特性研究。我们采用脉冲激光沉积法制备了一系列Sr2IrO4和Sr3Ru2O7超晶格。电输运和磁性测量的结果表明超晶格的载流子类型和磁电阻等随着温度或超晶格周期N改变,并且我们发现该超晶格具有奇异的低温反常电荷区域。第六章是博士在读期间的实验工作总结、创新点总结以及关于Sr2IrO4薄膜未来工作的展望。
黎冠杰[8]（2020）在《功能氧化物薄膜异质外延集成及增强型HEMT器件研究》文中研究说明增强型GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）具有高压、高频、大功率、小型化等优异特性,已成为下一代功率电子的核心技术。基于新的器件物理机制,将铁电和p型半导体等功能化氧化物薄膜设计为晶体管栅极功能层并与Al GaN/GaN异质结集成,为研制高性能增强型HEMT带来新的契机。然而,由于材料体系晶体结构的差异性、多层薄膜体系表界面的多样性以及界面耦合机制的复杂性等因素,导致在薄膜集成设计、器件物理机制、器件可行性等方面存在一系列瓶颈问题,限制了功能氧化物栅极增强型HEMT器件的应用。针对上述问题,本研究通过在不同晶格结构薄膜材料之间引入界面缓冲层,实现了功能氧化物薄膜在GaN半导体上的高质量异质外延集成,揭示了氧化物薄膜功能特性与Al GaN/GaN二维电子气（2DEG）的界面耦合机理,解析了功能氧化物栅极增强型HEMT器件物理机制并论证了器件可行性。（1）功能氧化物薄膜GaN基外延集成基于晶格匹配的外延生长机制,通过界面晶格缓冲层设计可实现复杂功能氧化物薄膜在GaN半导体上的高质量外延集成。采用脉冲激光沉积方法（PLD）,设计的La0.5Sr0.5Co O3/Ti O2缓冲层显着降低界面晶格失配度,诱导高性能钙钛矿型0.7Pb(Mg1/3Nb1/3)O3-0.3Pb TOi 3铁电薄膜在纤锌矿型GaN半导体上的外延集成;设计了立方尖晶石型Co Fe2O4磁性功能缓冲层,不仅可诱导钙钛矿型Ba Ti O3（BTO）铁电功能薄膜在纤锌矿型GaN半导体上的外延生长,而且实现了磁电性能优异的Ba TOi3/Co Fe2O4多铁异质结在GaN半导体上的外延集成;设计了面心立方结构Ti N、密排六方结构Ti和尖晶石结构Mg Al2O4三种不同晶体结构的界面缓冲层,实现了钙钛矿型Sr TOi3介电薄膜在GaN上的高质量外延集成,为其它复杂功能氧化物薄膜在GaN的外延集成提供了优质的模板缓冲层,并在原子尺度上揭示了具有Ti N单胞缓冲层的Sr TOi3/Ti N/GaN异质结构外延生长机理。（2）铁电氧化物栅极增强型HEMT器件采用PLD方法,设计并构筑了Ba Ti O3/Mg O/Al GaN/GaN/Si铁电-半导体异质结构,发现BTO/GaN界面处的空间电荷区诱导了BTO薄膜中铁电畴向上的自发铁电极化,并使得异质结阈值电压显着提升。揭示了BTO中铁电极化与Al GaN/GaN界面2DEG具有强界面极化耦合效应,通过调控BTO中铁电极化状态,实现了异质结中阈值电压由-0.4 V到+3.2 V的连续可控调制,证实了铁电栅极增强型HEMT器件的可行性。为进一步提高铁电栅极HEMT器件性能,以Hf0.5Zr0.5O2（HZO）铁电薄膜作为栅极介质层,构筑了HZO/Mg O/Al GaN/GaN/S i外延异质结构。调控HZO中铁电极化状态,实现了异质结中阈值电压由-3.8 V到+3.2 V之间的连续可控调制,且探测到高达+5.5 V的超高阈值电压。证实HZO/Mg O/Al GaN/GaN/Si外延异质结具有高阈值电压、弱退极化效应和良好的半导体工艺兼容特性,适合于研制高性能铁电栅极增强型HEMT器件。（3）P型氧化物栅极增强型HEMT器件采用PLD方法,在Al GaN/GaN异质结上设计制备了高外延质量、高空穴浓度和宽禁带的p型Li掺杂Ni O薄膜,揭示出p型氧化物半导体与GaN的能带匹配特性是决定器件阈值电压的核心因素。P型氧化物半导体中价带能级与GaN导带能级的能级差值决定了p型氧化物层对Al GaN/GaN界面2DEG的耗尽能力,而本征p型氧化物与GaN半导体能带匹配较差,限制了器件阈值电压的提高。提出了p型氧化物栅的材料设计规则,将本征n型氧化物半导体调制掺杂为p型半导体并作为氧化物栅极层,对于提高HEMT阈值电压更具优势。
佘淑娟[9]（2020）在《面外极化外延BaTiO3（001）薄膜上水的分解吸附与应变关系研究》文中提出铁电体材料是一种自发极化材料,其自发极化产生的原因是由于其正负电荷中心发生偏移,由于其优异的光、热、电等物理性能,被广泛用于电子元件和半导体器件之中。钛酸钡（BaTiO3（BTO））是铁电材料中的一种,其具有无毒、无污染特点及压电、热电等特性,被广泛用于陶瓷类电子器件和存储器中。BTO铁电相有:四方相、正交相、三角相,本文中主要研究四方相BTO（001）薄膜应变和其表面水分子脱附能之间的关系。BTO薄膜的应变和极化紧密相关,应变的增加会使铁电材料沿c轴方向的畸变增加,正负电荷中心发生更大偏移,导致更强的极化。而相比于体态的铁电体,高质量BTO薄膜的生长,可使其应变显着增加。BTO薄膜表面具有的极化会加强它和水分子的相互作用。本文中,通过分子束外延技术,在钛酸锶（SrTiO3（STO））（001）衬底上生长8、15、30nm厚度的BTO（001）薄膜,不同的膜厚使其应变不同,经XRD测定,这三种厚度的BTO（001）薄膜应变随厚度减小而增大。水在以TiO2为表面层的BTO（001）薄膜上会分解为OH-和H+,OH-可与氧空位或者BTO（001）表面层的阳离子结合,而H+可与表面层的晶格氧原子结合。为了研究在不同厚度BTO（001）上的水的脱附能与应变的关系,采取以下研究过程:（1）STO（001）经NH4-HF缓冲液处理,再在氧气氛中退火,获得原子级平整台阶状表面,在其上面生长8、15、30nm的BTO薄膜。将三种不同厚度的薄膜暴露在提纯过的水分子蒸汽中。（2）表征分析过程:通过X射线衍射（XRD）表征来得到8、15、30nm BTO（001）薄膜的厚度与晶格应变关系。通过低能电子衍射（LEED）研究暴露于水蒸汽前后的BTO（001）表面的结构。通过X射线光电子能谱（XPS）确认水在BTO（001）薄膜表面的吸附状态。通过程序升温脱附（TPD）获得8、15、30nm BTO（001）薄膜上水的脱附能。根据得到的BTO（001）应变和脱附能的关系发现,水在BTO（001）薄膜上的脱附能随着应变增大而显着增加,水在BTO表面主要以分解方式吸附,并对表面极化场起屏蔽作用,使表面电偶极子极化方向与体相相反。
王艺霖[10]（2020）在《铅（钡）基钙钛矿铁电及多铁性薄膜的制备与结构》文中进行了进一步梳理铁电薄膜由于具有优良的介电性、压电性、铁电性,在存储器、传感器、微机械系统等电子器件中有广阔的应用前景。钛酸铅和钛酸钡都是典型的钙钛矿型铁电材料,而且通过磁性元素的替代,或者同其他磁性材料进行复合,可以得到性能良好的多铁性薄膜,从而更加拓宽了其发展方向。本文以钛酸铅和钛酸钡为基体,通过元素替代、应力调控等手段,得到了性能优异的铁电和多铁性薄膜,研究了化学替代和应力调控对钛酸铅基和钛酸钡基铁电及多铁性薄膜的晶体结构、电子结构、铁电性、铁磁性以及磁电耦合等之间的关联。通过化学替代的方法制备了钛酸铅基的多铁性薄膜。采用溶胶凝胶法制备了 10%固溶度的（1-x）PbTiO3-xSmFeO3体系,得到了铁电性优异、并具有明显磁性的多铁性薄膜。通过同步辐射XAS和XPS可以观察到Fe大部分以Fe3+形式存在,而且氧空位含量低,使得薄膜的漏电流小,表现出优异的铁电性。并且通过氧化物底电极LaNiO3来改善了薄膜的疲劳失效。通过结合变温的压电力显微镜和变温的电滞回线、变温XRD等,研究了0.9PbTiO3-0.1NdFeO3薄膜中的缺陷偶极子在不同温度下的变化。通过变温电滞回线证明了在150℃时,缺陷偶极子的热运动速率可以和自发极化的翻转速率相匹配,导致薄膜漏电流升高。变温XRD和Raman证明了在该温度区间缺陷偶极子对薄膜取向与晶格振动并没有产生影响,说明缺陷偶极子的重取向并不具有长程有序性。通过PFM观察到了0.9PbTiO3-0.1NdFe03薄膜中的缺陷偶极子在150℃会产生从面内到面外的重取向,进而使自发极化发生取向变化。该结果为实现无外电场下的自发极化翻转提供了新思路。通过相界面应力的引入,制备了大极化值的BaTiO3复合外延薄膜,剩余极化值（100 μC/cm2）大为增加,居里温度也从块体的130℃提升到了大于1000℃。并通过扫描透射电镜观察到了匹配的BaTiO3和BaO单胞,证明了“相界面”的存在。并且观察到了在界面处BaTiO3中Ti离子位移增大的现象,为自发极化的增强提供了有力解释。并通过X射线吸收谱佐证了 Ti离子位移增强、Ti-O杂化的保持对自发极化的贡献。借助相界面应力,制备了 BaTiO3:CoFe2O4复合多铁性薄膜。通过X射线衍射和RSM观察到了相界面应力作用下完全匹配的面外单胞参数,而面内方向的相界面应力较小,应力弛豫比较明显。匹配的面外单胞参数改善了以前单胞参数不完全匹配导致的较弱的磁电耦合性能,通过MFM观察到了明显的逆磁电耦合效应。同时,相界面应力的引入导致了 CoFe2O4中Co和Fe占位的改变,从而改变了磁结构,将相界面应力的应用扩展到磁性、多铁性材料中。
二、Nb掺杂BaTiO_3薄膜的激光分子束外延及其特性（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Nb掺杂BaTiO_3薄膜的激光分子束外延及其特性（论文提纲范文）
（1）氧化镓基光电探测器件结构与性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 紫外光电探测器的应用发展需求 |
| 1.2.1 军事应用前景 |
| 1.2.2 民事应用前景 |
| 1.2.3 研究优势 |
| 1.3 光电探测器的基本分类 |
| 1.3.1 光电导探测器(无结器件) |
| 1.3.2 肖特基势垒型 |
| 1.3.3 金属-半导体-金属型(双肖特基结) |
| 1.3.4 pn结型 |
| 1.3.5 pin结型 |
| 1.4 光电探测器核心性能参数 |
| 1.4.1 量子效率 |
| 1.4.2 响应度 |
| 1.4.3 暗电流 |
| 1.4.4 光电流 |
| 1.4.5 响应时间 |
| 1.4.6 噪声等效功率 |
| 1.4.7 探测度和归一化探测度 |
| 1.5 研究现状总结 |
| 1.5.1 光电导型光电探测器 |
| 1.5.2 肖特基势垒型光电探测器 |
| 1.5.3 金属-半导体-金属型光电探测器 |
| 1.5.4 异质结结构光电探测器 |
| 1.6 研究内容与结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验方法及测试手段 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 器件制备方法 |
| 2.2.1 激光分子束外延 |
| 2.2.2 磁控溅射 |
| 2.2.3 导模法 |
| 2.2.4 紫外光刻 |
| 2.2.5 离子束溅射 |
| 2.3 器件表征方法 |
| 2.3.1 晶体结构表征方法 |
| 2.3.2 表面形貌表征方法 |
| 2.3.3 掺杂组分表征方法 |
| 2.3.4 吸收特性及带隙表征方法 |
| 2.3.5 光电性能表征方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光电导结构光电探测器性能优化研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 器件制备 |
| 3.3 性能表征及机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 肖特基势垒结构光电探测器性能优化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件制备 |
| 4.3 性能表征及机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 异质结结构光电探测器性能优化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 器件制备 |
| 5.3 性能表征及机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 基于异质结结构光电探测器能带工程研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 器件制备 |
| 6.3 性能表征及机理分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果列表 |
| 学术论文 |
| 作为第一作者 |
| 作为合作者 |
| 参加会议 |
（2）铅基铁电薄膜的电卡及储能效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电材料的分类 |
| 1.2.1 铁电材料 |
| 1.2.2 反铁电材料 |
| 1.2.3 弛豫铁电材料 |
| 1.2.4 钙钛矿、钨青铜结构 |
| 1.2.5 位移型、有序-无序型 |
| 1.3 铁电材料的制备方法 |
| 1.3.1 陶瓷材料的制备方法 |
| 1.3.2 薄膜材料的制备方法 |
| 1.3.3 厚膜材料的制备方法 |
| 1.4 铁电材料的应用 |
| 1.4.1 能量储存 |
| 1.4.2 电卡制冷 |
| 1.4.3 介电调谐 |
| 1.4.4 其他应用 |
| 1.5 本论文的研究意义及内容 |
| 第二章 实验的制备与表征技术 |
| 2.1 实验原材料 |
| 2.1.1 铁酸铋和镧共掺杂的锆钛酸铅薄膜的实验原料 |
| 2.1.2 铌掺杂的锆锡钛酸铅薄膜实验原料 |
| 2.2 实验所需仪器设备 |
| 2.3 实验材料的制备 |
| 2.3.1 薄膜的制备 |
| 2.3.2 电极的制备 |
| 2.4 材料的表征技术 |
| 2.4.1 形貌与结构 |
| 2.4.2 介电性能 |
| 2.4.3 铁电性能 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 铁酸铋和镧共掺杂的锆钛酸铅外延薄膜的电学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验结果与讨论 |
| 3.2.1 形貌结构表征 |
| 3.2.2 介电性能研究 |
| 3.2.3 电卡性能分析 |
| 3.2.4 储能性能分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 铌掺杂的锆锡钛酸铅反铁电薄膜的电学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.2.1 形貌结构表征 |
| 4.2.2 介电性能研究 |
| 4.2.3 电卡性能分析 |
| 4.2.4 储能性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 5.3 本论文的创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
（3）氧化镓薄膜及日盲紫外阵列传感器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氧化镓的基本结构 |
| 1.3 氧化镓的应用领域 |
| 1.3.1 功率半导体器件 |
| 1.3.2 光电子器件 |
| 1.3.3 其他应用 |
| 1.4 日盲紫外探测器简介 |
| 1.4.1 日盲紫外探测器分类 |
| 1.4.2 探测器的性能参数 |
| 1.5 氧化镓基日盲紫外探测器研究进展 |
| 1.5.1 光电导型氧化镓探测器研究进展 |
| 1.5.2 结型氧化镓探测器研究进展 |
| 1.5.3 氧化镓阵列探测器研究进展 |
| 1.6 本论文研究内容与结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 薄膜制备方法及表征测试技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 薄膜的制备方法 |
| 2.2.1 脉冲激光沉积 |
| 2.2.2 金属有机化学气相沉积 |
| 2.2.3 磁控溅射 |
| 2.3 薄膜与器件的表征测试技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 氧化镓薄膜的制备及物性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 非故意掺杂氧化镓薄膜的的生长制备及性能研究 |
| 3.2.1 样品制备流程 |
| 3.2.2 非故意掺杂氧化镓薄膜的性能测试分析 |
| 3.3 硅掺杂氧化镓薄膜的生长制备及性能研究 |
| 3.3.1 样品制备流程 |
| 3.3.2 掺硅的氧化镓薄膜性能测试及分析 |
| 3.4 锡掺杂氧化镓薄膜的生长制备研究 |
| 3.4.1 掺锡氧化镓薄膜的生长制备 |
| 3.4.2 掺锡氧化镓薄膜的表征及结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 非对称叉指结构的氧化镓光电探测器性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 氧化镓薄膜生长及平面非对称肖特基结的器件制备 |
| 4.3 薄膜表征及器件性能测试分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 氧化镓薄膜的日盲紫外阵列探测器制备 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 氧化镓薄膜线列探测器的制备及性能研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 氧化镓薄膜阵列探测器的后续工艺探索 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 氧化镓二维面列探测器的器件设计制备及性能研究 |
| 6.3 氧化镓阵列探测器中的材料选择及带隙匹配研究 |
| 6.3.1 钛酸钡和氧化镓异质结的制备及能带偏移 |
| 6.3.2 氧化铟和氧化镓的异质结的制备及能带偏移 |
| 6.3.3 异质结带隙匹配结果对比及总结 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果列表 |
| 学术论文 |
| 参加会议 |
（4）铁电膜层制备技术研究现状（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 化学方法制备微纳铁电薄膜 |
| 1.1 化学溶液沉积法 |
| 1.2 化学气相沉积 |
| 2 物理方法制备薄铁电膜层 |
| 2.1 溅射法 |
| 2.2 脉冲激光沉积 |
| 2.3 其他方法 |
| 3 热喷涂制备铁电涂层 |
| 4 结语与展望 |
（5）钙钛矿氧化物薄膜的缺陷、界面和物性耦合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 (类)钙钛矿氧化物及其界面 |
| 1.2.1 钙钛矿氧化物的晶体结构和物性 |
| 1.2.2 简单钙钛矿氧化物中的缺陷 |
| 1.2.3 钙钛矿氧化物异质结的界面调控 |
| 1.2.4 复杂层状类钙钛矿氧化物 |
| 1.3 简单钙钛矿BaSnO_3基透明导电氧化物 |
| 1.3.1 钙钛矿BaSnO_3基透明导电氧化物 |
| 1.3.2 钙钛矿BaSnO_3基氧化物的缺陷研究 |
| 1.3.3 钙钛矿BaSnO_3基氧化物的异质结调控 |
| 1.4 复杂铋层状类钙钛矿结构氧化物 |
| 1.4.1 铋层状类钙钛矿结构氧化物概述 |
| 1.4.2 铋层状类钙钛矿结构氧化物磁电耦合效应的发展现状 |
| 1.5 本论文研究工作 |
| 1.5.1 氧空位对简单钙钛矿La_(0.04)Ba_(0.96)SnO_3薄膜物性的调控 |
| 1.5.2 钙钛矿BaSnO_3基半导体/铁电异质结界面效应的研究 |
| 1.5.3 复杂层状类钙钛矿SrBi_5Fe_(0.5)Co_(0.5)Ti_4O_(18)外延单晶薄膜的磁电耦合研究 |
| 参考文献 |
| 第2章 薄膜材料的制备与性能表征手段 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 外延单晶薄膜的制备 |
| 2.2.1 靶材的制备 |
| 2.2.2 脉冲激光沉积技术 |
| 2.2.3 反射式高能电子衍射仪 |
| 2.3 薄膜材料的微结构和形貌表征 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 原子力显微镜 |
| 2.3.3 扫描透射电子显微镜 |
| 2.4 薄膜材料的物性测试手段 |
| 2.4.1 磁性测试 |
| 2.4.2 铁电测试 |
| 2.4.3 电输运表征 |
| 2.4.4 扫描探针显微系统 |
| 参考文献 |
| 第3章 La_(0.04)Ba_(0.96)SnO_3薄膜氧空位诱导的强电子局域化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验与表征技术 |
| 3.3 不同氧压下LBSO薄膜的晶格结构与氧空位分析 |
| 3.3.1 XRD薄膜晶格结构分析 |
| 3.3.2 XPS氧空位分析 |
| 3.4 不同氧空位浓度LBSO薄膜的电输运性质 |
| 3.5 LBSO薄膜中其他缺陷对电输运性质贡献的讨论 |
| 3.5.1 穿线位错 |
| 3.5.2 晶界 |
| 3.5.3 其他晶格点缺陷 |
| 3.5.4 氧空位作用的进一步讨论 |
| 3.6 基于第一性原理的能带结构和态密度分析 |
| 3.7 LBSO/STO异质结的透射光谱 |
| 3.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 BaSnO_3基半导体/铁电异质结的界面效应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验与表征技术 |
| 4.3 薄膜的晶格和微结构表征 |
| 4.3.1 XRD晶格结构分析 |
| 4.3.2 STEM截面微结构分析 |
| 4.4 基于掠入射X射线衍射的不同深度薄膜的应变传递研究 |
| 4.5 不同厚度LBSO沟道层栅压调控下的电输运性质变化 |
| 4.6 应变与界面电荷效应的分离与建模分析 |
| 4.6.1 晶格应变的电阻调制 |
| 4.6.2 界面电荷的电阻调制 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 层状类钙钛矿SrBi_5Fe_(0.5)Co_(0.5)Ti_4O_(18)外延薄膜的磁电耦合研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验与表征技术 |
| 5.3 SBFCT薄膜的结构和元素分析 |
| 5.3.1 xRD晶格结构分析 |
| 5.3.2 STEM显微结构表征 |
| 5.3.3 XAS元素价态分析 |
| 5.4 磁性表征 |
| 5.4.1 VSM测试 |
| 5.4.2 XMCD测试 |
| 5.5 基于SPM技术的铁电与磁电耦合表征 |
| 5.5.1 室温铁电测试 |
| 5.5.2 电控磁畴翻转 |
| 5.6 静电和静磁作用模拟 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 后续研究工作展望 |
| 6.2.1 BaSnO_3基氧化物研究展望 |
| 6.2.2 铋层状类钙钛矿磁电耦合材料研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（6）CaBi2Nb2O9薄膜的中低温制备及其电学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铁电材料简介 |
| 1.1.1 铁电材料概述 |
| 1.1.2 铁电材料的类型 |
| 1.1.3 铁电薄膜材料 |
| 1.1.4 铁电薄膜材料的应用 |
| 1.2 铁电薄膜材料的制备方法 |
| 1.2.1 溶胶-凝胶法 |
| 1.2.2 金属有机化合物气相沉积法 |
| 1.2.3 脉冲激光沉积法 |
| 1.2.4 分子束外延法 |
| 1.2.5 磁控溅射法 |
| 1.3 磁控溅射技术制备薄膜的影响因素 |
| 1.4 快速退火技术在铁电薄膜中的应用 |
| 1.5 铋系层状钙钛矿结构铁电材料 |
| 1.5.1 BLSFs的结构及性能特点 |
| 1.5.2 铌酸铋钙(CaBi_2Nb_2O_9)的特点 |
| 1.6 铌酸铋钙陶瓷及薄膜的研究现状 |
| 1.7 本课题的研究目标及内容 |
| 1.7.1 本课题的研究目标及意义 |
| 1.7.2 本课题的主要研究内容 |
| 第二章 铌酸铋钙薄膜的制备及表征方法 |
| 2.1 铌酸铋钙薄膜的制备 |
| 2.1.1 实验仪器及材料 |
| 2.1.2 CBNO异质结构的工艺参数 |
| 2.1.3 CBNO薄膜的中低温制备流程 |
| 2.2 铌酸铋钙薄膜的微观结构与成分表征 |
| 2.2.1 晶体结构表征 |
| 2.2.2 形貌与成分表征 |
| 2.3 铌酸铋钙薄膜的电学性能表征 |
| 2.3.1 铁电性能 |
| 2.3.2 介电性能 |
| 2.3.3 压电性能 |
| 第三章 (11 2n+1)择优取向CBNO薄膜的中温制备及性能研究 |
| 3.1 基底温度对CBNO薄膜的影响 |
| 3.1.1 晶体结构 |
| 3.1.2 化学成分 |
| 3.1.3 铁电性能 |
| 3.1.4 介电性能 |
| 3.1.5 压电性能 |
| 3.1.6 温度稳定性 |
| 3.2 基底种类对CBNO薄膜的影响 |
| 3.2.1 晶体结构及微观形貌 |
| 3.2.2 电滞回线 |
| 3.2.3 介电性能 |
| 3.2.4 漏电流密度 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 CBNO薄膜的低温制备及性能研究 |
| 4.1 快速退火在低温CBNO薄膜的应用及工艺探讨 |
| 4.1.1 快速退火对CBNO薄膜结构的影响 |
| 4.1.2 快速退火对CBNO薄膜铁电性能的影响 |
| 4.1.3 快速退火对CBNO薄膜介电性能的影响 |
| 4.2 缓冲层种类对CBNO薄膜的影响 |
| 4.2.1 晶体结构 |
| 4.2.2 微观形貌 |
| 4.2.3 铁电性能 |
| 4.2.4 介电性能 |
| 4.3 溅射功率对CBNO薄膜的影响 |
| 4.3.1 晶体结构 |
| 4.3.2 微观形貌 |
| 4.3.3 铁电性能 |
| 4.3.4 介电性能 |
| 4.3.5 储能特性 |
| 4.4 保降温气氛对CBNO薄膜的影响 |
| 4.4.1 晶体结构 |
| 4.4.2 微观形貌 |
| 4.4.3 氧元素分布 |
| 4.4.4 铁电性能和储能密度 |
| 4.4.5 介电性能 |
| 4.5 保温时间对CBNO薄膜的影响 |
| 4.5.1 晶体结构 |
| 4.5.2 铁电性能和储能密度 |
| 4.5.3 介电性能 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 5.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文成果 |
| 学位论文评鲥及答辩情况表 |
（7）Sr2IrO4单晶薄膜的物性研究和原型器件制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Sr_2IrO_4的基础物理性质 |
| 1.2.1 强自旋-轨道耦合作用 |
| 1.2.2 Sr_2IrO_4的晶体结构 |
| 1.2.3 Sr_2IrO_4的电学性质 |
| 1.2.4 Sr_2IrO_4的磁学性质 |
| 1.3 Sr_2IrO_4薄膜材料研究现状 |
| 1.3.1 Sr_2IrO_4高质量生长及存在的问题 |
| 1.3.2 Sr_2IrO_4薄膜的应力调控研究 |
| 1.3.3 铱酸盐超晶格薄膜的研究现状 |
| 1.4 Sr_2IrO_4新型功能器件研究 |
| 1.4.1 类神经突触器件的研究 |
| 1.4.2 反铁磁自旋电子学器件 |
| 1.5 本论文的研究工作 |
| 1.5.1 Sr_2IrO_4外延单晶薄膜的高质量生长 |
| 1.5.2 基于Sr_2IrO_4薄膜的信息功能器件研究 |
| 1.5.3 Sr_2IrO_4/Sr_3Ru_2O_7超晶格薄膜的物性研究 |
| 1.6 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第2章 制备方法与性能测试技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 薄膜样品的制备 |
| 2.2.1 薄膜靶材的制备 |
| 2.2.2 衬底的选择与处理 |
| 2.2.3 脉冲激光沉积技术 |
| 2.2.4 反射式高能电子衍射仪 |
| 2.3 薄膜样品的结构、形貌和成分表征 |
| 2.3.1 晶体结构表征 |
| 2.3.2 薄膜表面形貌表征 |
| 2.3.3 薄膜的物理性质表征 |
| 2.4 电子结构表征 |
| 2.4.1 X射线光电子能谱 |
| 2.4.2 X射线吸收光谱 |
| 2.4.3 极化中子反射测试 |
| 2.5 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第3章 高质量Sr_2IrO_4单晶薄膜的制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程与测试技术 |
| 3.3 Sr_2IrO_4外延单晶薄膜的生长 |
| 3.3.1 生长温度对薄膜生长的影响 |
| 3.3.2 生长氧压对薄膜生长的影响 |
| 3.4 导电衬底对于薄膜生长的影响 |
| 3.5 薄膜半峰宽和物性表征 |
| 3.6 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第4章 基于Sr_2IrO_4薄膜的信息功能器件研究 |
| 4.1 BaTiO_3/Sr_2IrO_4人工神经突触器件的研究 |
| 4.1.1 引言 |
| 4.1.2 实验方法与测试技术 |
| 4.1.3 BaTiO_3/Sr_2IrO_4器件的阻变行为 |
| 4.1.4 BaTiO_3/Sr_2IrO_4器件原理分析 |
| 4.1.5 BaTiO_3/Sr_2IrO_4器件的突触可塑性 |
| 4.1.6 本节总结 |
| 4.2 Sr_2IrO_4超晶格的各向异性磁电阻和非易失性记忆效应 |
| 4.2.1 前言 |
| 4.2.2 实验方法与测试技术 |
| 4.2.3 晶体结构和形貌表征 |
| 4.2.4 电输运、磁性和磁电阻测试 |
| 4.2.5 超晶格各向异性磁电阻测试 |
| 4.2.6 超晶格的非易失性记忆效应 |
| 4.2.7 本节总结 |
| 参考文献 |
| 第5章 Sr_2IrO_4超晶格的奇异物理性质研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验方法与测试技术 |
| 5.3 超晶格的结构和物性表征 |
| 5.3.1 超晶格的晶体结构 |
| 5.4 超晶格物性表征 |
| 5.4.1 超晶格电输运测试 |
| 5.4.2 超晶格霍尔效应 |
| 5.4.3 超晶格霍尔效应的讨论 |
| 5.4.4 超晶格磁电阻和磁性测试 |
| 5.4.5 超晶格磁电阻现象的讨论 |
| 5.4.6 超晶格极化中子反射测量 |
| 5.4.7 超晶格薄膜的物性总结 |
| 5.5 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 Sr_2IrO_4薄膜物性的后续研究展望 |
| 6.3 Sr_2IrO_4原型器件的后续研究展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的学术成果及获奖情况 |
（8）功能氧化物薄膜异质外延集成及增强型HEMT器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 增强型GaN高电子迁移率晶体管 |
| 1.2.1 GaN高电子迁移率晶体管 |
| 1.2.2 增强型高电子迁移率晶体管 |
| 1.3 氧化物功能薄膜GaN基异质外延集成 |
| 1.3.1 氧化物薄膜半导体基异质外延设计 |
| 1.3.2 氧化物薄膜/半导体界面缓冲层设计 |
| 1.3.3 功能氧化物薄膜GaN基外延集成 |
| 1.4 功能氧化物栅极增强型HEMT器件 |
| 1.4.1 铁电氧化物栅极增强型HEMT器件 |
| 1.4.2 P型氧化物栅极增强型HEMT器件 |
| 1.5 本文研究意义与内容 |
| 第2章 基于脉冲激光沉积方法的外延薄膜制备与表征 |
| 2.1 脉冲激光沉积方法简介 |
| 2.2 PLD制备外延薄膜的参数优化 |
| 2.3 RHEED原位监测技术在外延薄膜生长中的应用 |
| 2.4 铁电-半导体外延异质结表征方法 |
| 第3章 钙钛矿型铁电薄膜GaN基外延集成 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 LSCO/TiO_2 缓冲层诱导PMN-PT铁电薄膜GaN基外延集成 |
| 3.2.1 PMN-PT/LSCO/TiO_2/GaN外延异质结构制备与表征 |
| 3.2.2 PMN-PT薄膜GaN基外延生长机制 |
| 3.2.3 PMN-PT外延铁电薄膜电学特性 |
| 3.3 BaTiO_3/CoFe_2O_4 磁电多铁异质结GaN基外延集成 |
| 3.3.1 BaTiO_3/CoFe_2O_4/GaN外延异质结制备与表征 |
| 3.3.2 BaTiO_3/CoFe_2O_4/GaN异质结构外延生长机制 |
| 3.3.3 BaTiO_3/CoFe_2O_4/GaN异质微结构 |
| 3.3.4 BaTiO_3/CoFe_2O_4 异质结磁电特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 缓冲层诱导SrTiO_3-GaN外延集成生长机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 STO/buffer/GaN外延异质结构制备与表征 |
| 4.3 STO/buffer/GaN异质结构外延生长机制 |
| 4.4 STO/buffer/GaN外延异质微结构 |
| 4.5 STO/TiN/GaN异质结构外延生长机理解析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 BaTiO_3/MgO/AlGaN/GaN/Si异质结界面极化耦合机理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 BaTiO_3/MgO/AlGaN/GaN/Si异质结构制备与表征 |
| 5.3 BaTiO_3/MgO/AlGaN/GaN/Si异质微结构 |
| 5.4 BaTiO3铁电层铁电特性与自发极化机理 |
| 5.5 铁电极化与2DEG界面极化耦合机理 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2 铁电栅极增强型HEMT器件 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2/MgO/AlGaN/GaN/Si异质结构制备与表征 |
| 6.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2/MgO/AlGaN/GaN/Si异质微结构 |
| 6.4 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2/MgO/AlGaN/GaN/Si异质结极化耦合效应 |
| 6.5 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2 铁电栅极HEMT器件 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 P型Ni_(1-x)Li_xO栅极增强型HEMT器件 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 Ni_(1-x)Li_xO/AlGaN/GaN/Si异质结构制备与表征 |
| 7.3 Ni_(1-x)Li_xO/AlGaN/GaN/Si异质微结构 |
| 7.4 Ni_(1-x)Li_xO/AlGaN/GaN/Si异质结电学特性 |
| 7.5 P型氧化物栅设计规则 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 论文总结 |
| 8.2 展望和建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）面外极化外延BaTiO3（001）薄膜上水的分解吸附与应变关系研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电体 |
| 1.3 钙钛矿型铁电体 |
| 1.4 BaTiO_3薄膜 |
| 1.5 BaTiO_3薄膜和水的相互作用 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 BaTiO_3薄膜的制备和表征方法 |
| 2.1 BaTiO_3薄膜的制备 |
| 2.2 分子束外延技术(MBE) |
| 2.3 样品表面水蒸汽暴露方法及过程 |
| 2.4 X射线衍射(XRD) |
| 2.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.6 程序升温脱附(TPD) |
| 2.7 低能电子衍射(LEED) |
| 2.8 原子力显微镜(AFM) |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 面外极化外延BaTiO_3(001)薄膜上水的分解吸附与应变关系 |
| 3.1 BaTiO_3(001)薄膜生长及应变表征 |
| 3.2 BaTiO_3(001)薄膜原子力显微镜(AFM)表征结果及分析 |
| 3.3 BaTiO_3(001)薄膜X射线衍射(XRD)表征结果及分析 |
| 3.4 BaTiO_3(001)薄膜低能电子衍射(LEED)表征结果及分析 |
| 3.5 BaTiO_3(001)薄膜X射线光电子能谱(XPS)表征结果及分析 |
| 3.6 BaTiO_3(001)薄膜程序升温脱附(TPD)表征结果及分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 总结 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（10）铅（钡）基钙钛矿铁电及多铁性薄膜的制备与结构（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 铁电薄膜 |
| 2.1.1 铁电性 |
| 2.1.2 铁电体的电学性能 |
| 2.1.3 铁电体与铁电薄膜的种类和发展 |
| 2.1.4 钛酸铅(钡)的晶体结构与电子结构 |
| 2.1.5 铁电薄膜的性能调控 |
| 2.2 多铁性薄膜 |
| 2.2.1 单相多铁性材料 |
| 2.2.2 复合多铁性薄膜 |
| 2.3 薄膜制备技术 |
| 2.3.1 溶胶-凝胶法 |
| 2.3.2 磁控溅射法 |
| 2.3.3 激光脉冲沉积法 |
| 2.4 本课题研究内容及意义 |
| 3 薄膜的制备和表征手段 |
| 3.1 薄膜的制备 |
| 3.1.1 实验材料 |
| 3.1.2 制备工艺 |
| 3.2 薄膜的表征手段 |
| 3.2.1 晶体结构 |
| 3.2.2 价态及电子结构 |
| 3.2.3 电学性能 |
| 3.2.4 磁学性能 |
| 3.2.5 形貌与畴结构 |
| 3.2.6 其他表征方法 |
| 4 0.9PbTiO_3-0.1SmFeO_3多晶薄膜 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.3 样品分析 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 晶体结构和形貌分析 |
| 4.4.2 铁电性及铁电畴的表征 |
| 4.4.3 价态和轨道杂化 |
| 4.4.4 磁性 |
| 4.4.5 疲劳失效的改善 |
| 4.5 小结 |
| 5 0.9PbTiO_3-0.1NdFeO_3薄膜中缺陷偶极子与自发极化的原位高温研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.3 样品分析 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 常温晶体结构 |
| 5.4.2 变温介电与铁电测试 |
| 5.4.3 变温XRD与变温拉曼光谱测试 |
| 5.4.4 变温畴结构变化 |
| 5.5 小结 |
| 6 相界面应力调控的BaTiO_3外延复合薄膜 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品制备 |
| 6.3 样品分析 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 晶体结构 |
| 6.4.2 厚度及组分分析 |
| 6.4.3 铁电性及铁电相变 |
| 6.4.4 X射线吸收谱 |
| 6.4.5 扫描透射电子显微镜 |
| 6.5 小结 |
| 7 BaTiO_3:CoFe_2O_4复合多铁性薄膜 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 样品制备 |
| 7.3 样品分析 |
| 7.4 结果与讨论 |
| 7.4.1 常温及变温晶体结构 |
| 7.4.2 铁电性及形貌、铁电畴测试 |
| 7.4.3 磁性与其各向异性分析 |
| 7.4.4 X射线吸收谱和X射线磁圆二色 |
| 7.4.5 MFM测试 |
| 7.5 小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
四、Nb掺杂BaTiO_3薄膜的激光分子束外延及其特性（论文参考文献）
- [1]氧化镓基光电探测器件结构与性能优化研究[D]. 褚旭龙. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]铅基铁电薄膜的电卡及储能效应研究[D]. 张苗苗. 广西大学, 2021(12)
- [3]氧化镓薄膜及日盲紫外阵列传感器件研究[D]. 支钰崧. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]铁电膜层制备技术研究现状[J]. 秦红玲,朱合法,邢志国,王海斗,郭伟玲,黄艳斐. 材料导报, 2021(01)
- [5]钙钛矿氧化物薄膜的缺陷、界面和物性耦合研究[D]. 崔佳萌. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]CaBi2Nb2O9薄膜的中低温制备及其电学性能研究[D]. 王妍玲. 山东大学, 2020(10)
- [7]Sr2IrO4单晶薄膜的物性研究和原型器件制备[D]. 徐珲. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]功能氧化物薄膜异质外延集成及增强型HEMT器件研究[D]. 黎冠杰. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020(03)
- [9]面外极化外延BaTiO3（001）薄膜上水的分解吸附与应变关系研究[D]. 佘淑娟. 东华大学, 2020(01)
- [10]铅（钡）基钙钛矿铁电及多铁性薄膜的制备与结构[D]. 王艺霖. 北京科技大学, 2020(06)