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Pb过量对以Ti-Al为阻挡层的硅基铁电电容器极化翻转性能的影响

刘卓佳 , 刘保亭 , , 代秀红 , 闫会芳 , 付跃举 , 赵庆勋

人工晶体学报

以射频磁控溅射法生长的La0.5Sr0.5CoO3( LSCO)为电极,采用溶胶-凝胶法在以Ti-Al为导电阻挡层的Si基片上生长了用不同Pb过量前驱体溶液(溶胶)制备的LSCO/Pb( Zro4Ti0.6)O3(PZT)/LSCO电容器,以此构造了Pt/LSCO/PZT/LSCO/Ti-Al/Si异质结.Pb过量对LSCO/PZT/LSCO电容器极化翻转性能的影响表明:不同Pb过量溶胶对电容器的极化翻转性能影响很大,其中Pb过量15%的溶胶制备的样品在550℃常规退火1h后相对具有较好的翻转性能.在5V的外加电场下,LSCO/PZT/LSCO电容器的矫顽电压和剩余极化强度分别为1.25V和24.6μC/cm2.疲劳和电阻率测试分析表明:在经过109翻转后,不同样品的抗疲劳性能均很好,而电阻率随前驱体溶液Pb过量的增加呈现下降的趋势.

关键词: Pb过量 , 铁电电容器 , PZT , 极化翻转 , 溶胶-凝胶

光照对BiFe0.95Mn0.05O3薄膜铁电和输运性质的影响

, 刘保亭 , 魏大勇 , 马继奎 , 王宽冒 , 李曼 , 赵光

人工晶体学报

采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/ Ti/ SiO2/ Si(001)基片上制备了BiFe0.95Mn0.05O3(BFMO)薄膜,并构架了Pt/ SrRuO3/ BFMO/ Pt型电容器.X射线衍射(XRD)分析发现在650℃快速退火可以得到良好结晶质量的多晶薄膜.紫光入射到薄膜表面,电滞回线发生变化,这是由于光照在薄膜内部产生的光生载流子影响了退极化场的分布.研究表明,在紫光照射下,薄膜的漏电流密度变大,电导由5.1×10-7 S增大到6.63×10-7S.通过对暗电流密度的拟合发现,BFMO薄膜为欧姆导电机制.

关键词: 光照 , BiFe0.95Mn0.05O3薄膜 , 铁电性质 , 输运性质

保持温度对偏轴磁控溅射法制备BiFeO3薄膜结构和性能的影响

郝彦磊 , 刘保亭 , , 贾冬梅 , 朱慧娟 , 张宪贵

人工晶体学报

本文采用偏轴磁控溅射方法在Pt/TiO2/SiO2/Si(111)基片上制备了多晶BiFeO3 (BFO)薄膜,并构架了Pt/BFO/Pt异质结电容器.利用X射线衍射(XRD)、铁电测试仪等手段研究了保持温度对BFO薄膜结构和性能的影响.XRD图谱表明制备的BFO薄膜均为多晶结构,在保持温度400℃±2℃的区间内得到的BFO薄膜不含明显杂相,其它的温度均有明显的杂相.在保持温度为400℃时得到了较为饱和的电滞回线,在900nm厚度的情况下,剩余极化强度仍可以达到Pr> 40 μC/cm2,达到了实际应用的要求Pr>10μC/cm2.漏电流拟合机制表明在低场下属于欧姆机制,在高场下比较接近空间电荷限制电流(SCLC)机制.

关键词: 偏轴磁控溅射 , 保持温度 , XRD , BiFeO3

紫光对多晶掺锰铁酸铋薄膜铁电和电输运性质的影响

杜明辉 , 姜庆华 , , 刘保亭

功能材料

采用溶胶-凝胶的方法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了5%Mn掺杂的BiFeO3(BFMO)薄膜,并构建了Pt/BFMO/Pt对称型电容器,研究了紫光对多晶BFMO薄膜铁电性及J-V特性的影响.实验发现,在紫光的照射下,薄膜的电导增大,这是由于紫光入射在BFMO薄膜上,产生了光生我流子.当外加电压为5V时,漏电流密度由9.1mA/cm2增大到16.3mA/cm2.Pt和BFMO的接触满足金属-半导体理论中的欧姆接触,并且光的存在并没有改变Pt/BFMO/Pt电容器的漏电流机制.当光入射到薄膜表面,样品的剩余极化强度增大,由无光时的91.7μC/cm2增大到光照时的99.9μC/cm2.

关键词: 掺锰铁酸铋 , , 漏电流 , 电滞回线

不同电极对外延BiFeO3薄膜铁电性能的影响

马继奎 , 赵庆勋 , , 陈明敬 , 史金超 , 刘保亭

人工晶体学报

采用磁控溅射的方法在SrRuO3/SrTiO3 (001)衬底上外延生长BiFeO3薄膜,研究以不同金属或氧化物做顶电极时的铁电、铁磁性质和漏电流及其导电机制.X射线衍射图谱和(φ)扫描图结果显示BiFeO3薄膜沿c轴外延生长,以Pt、Al做顶电极的薄膜剩余极化强度2Pr为68μC/cm2,生长Pt/SRO、FePt顶电极的薄膜剩余极化强度较小,2Pr为44μC/cm2,矫顽场2Ec约为370±20 kV/cm.薄膜的漏电流密度较小而且趋于饱和,在U=12 V时最大为1.94×10-3 A/cm2,体传导普尔弗兰克导电为BiFeO3薄膜主要的导电机制.BFO薄膜展现出弱磁性,饱和磁化强度为9.3 emu/cm3,矫顽场为338 Oe.

关键词: BiFeO3 , 磁控溅射 , 铁电性 , 外延生长

外延铁酸铋薄膜铁电性和反转特性的研究

, 刘保亭

人工晶体学报

采用磁控溅射的方法在以SrRuO3 (SRO)为底电极的(001)取向的SrTiO3基片上制备了外延BiFeO3 (BFO)薄膜,并以氧化铟锡(ITO)和金属Pt为上电极构架了ITO/BFO/SRO和Pt/BFO/SRO两种薄膜电容器,研究上电极对外延BFO薄膜铁电性和反转特性的影响.结果表明,两种薄膜电容器均体现了良好的饱和电滞回线,当测试电场为333 kV/cm时,ITO/BFO/SRO和Pt/BFO/SRO两种电容器的剩余极化强度分别为47.6 μC/cm2和56 μC/cm2,矫顽场分别为223 kV/cm和200 kV/cm.此外,两种薄膜电容器都具有良好的保持和抗疲劳特性.通过反转和非反转电流对时间的积分,可以计算出真实的极化强度.当反转电压幅值为17 V时,ITO/BFO/SRO和Pt/BFO/SRO两种电容器电流的反转时间分别为0.48 μs和0.32μs,真实极化强度的计算值约为41μC/cm2和47 μC/cm2,此计算值和铁电净极化强度的测量值符合的很好.

关键词: 外延铁酸铋薄膜 , 上电极 , 铁电性 , 反转特性

(La0.5Sr0.5)CoO3为电极的Pb(Zr0.4Ti0.6)O3和Pb(Zr0.2Ti0.8)O3铁电电容器结构及电学性能

贾冬梅 , 刘保亭 , , 郝彦磊 , 朱慧娟 , 张宪贵

人工晶体学报

分别采用磁控溅射法和溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备了(La0.5Sr0.5)CoO3 (LSCO)和Pb(Zr1-xTix)O3(PZT)薄膜,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si基片上构架了LSCO/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT(40/60))/LSCO和LSCO/Pb(Zr0.2Ti0.8)O3(PZT(20/80))/LSCO铁电电容器,研究了两种铁电电容器的结构和性能.XRD结构分析表明:两种四方相的不同Zr/Ti比例的PZT薄膜均为结晶良好的多晶钙钛矿结构.在5V测试电压下,LSCO/PZT(40/60)/LSCO和LSCO/PZT(20/80)/LSCO两种铁电电容器的剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为:28μC/cm2和1.2V以及32μC/cm2和2V.相对于PZT(40/60),PZT(20/80)具有较大的剩余极化强度和矫顽场,是由于其矩形度(c/a)较大.两种电容器都具有较好的脉宽依赖性和抗疲劳性.在5V的测试电压下,LSCO/PZT(40/60)/LSCO电容器的漏电流密度为3.2 × 10-5 A/cm2,LSCO/PZT(20/80)/LSCO电容器的漏电流密度为3.11×10-4 A/cm2,经拟合分析发现:在0~5 V的范围内,两种电容器都满足欧姆导电机制.

关键词: Pb(Zr1-xTix)O3 , 铁电电容器 , 溶胶-凝胶 , 矫顽场 , 脉宽依赖性 , 疲劳特性

紫光对外延掺锰铁酸铋薄膜物性的影响

, 姜庆华 , 朱慧娟 , 王晋峰 , 刘保亭

人工晶体学报

采用溶胶-凝胶的方法在(001)取向的SrRuO3/SrTiO3 (SRO/STO)异质结上制备了外延BiFen95 Mn0.05O3(BFMO)薄膜,并以氧化铟锡(ITO)作为上电极构架了ITO/BFMO/SRO型电容器.研究表明,BFMO薄膜为良好的外延生长,当波长为404 nm的紫光入射到电容器表面,产生光电导,漏电流密度变大;测试电压为5V时,无光和光照时的漏电流密度分别为2.92 mA/cm2和10.10 mA/cm2.通过对电流密度的拟合发现:欧姆传导为外延ITO/BFMO/SRO电容器的主要漏电机制,并且光照没有改变电容器的导电机制.在紫光照射下,外延ITO/BFMO/SRO电容器的电滞回线发生变化,这是由于光照在薄膜内部产生光生载流子的缘故.由于光辐射的作用,外延ITO/BFMO/SRO电容器的电容增大.

关键词: 溶胶-凝胶 , 外延BiFe0.95Mn0.05O3薄膜 , 漏电流密度

兰州宁阱核心电极的最优电压幅值计算

孙宇梁 , 王永生 , 田玉林 , 王均英 , 黄文学

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.32.03.341

宁阱是用于直接测量原子核质量的精确设备.为了保证宁阱的测量精度,需在阱中心产生精准的四极静电场,而四极静电场是通过对宁阱的核心电极施加合适的电压产生的.采用公式推导法和最小二乘法两种方法计算得到了LPT核心电极需加电压幅值.对于公式推导法,电压值完全从理论出发,经公式推导后计算得到;最小二乘法的出发点是使取样偏差的平方和最小,且通过仿真模拟考虑了电极的实际几何形状.由这两种方法得到的非四极项系数C4和C6,可用于估算因偏离理想四极电场所产生的实验误差.虽然这两种方法的出发点不同,但都可以在阱中心产生需要的四极电场.

关键词: 宁阱 , 质量测量 , 四极电场 , 电极电压

热固性树脂的韧方法及其韧机理

陈平 , 张岩

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.1999.03.004

系统地论述了通过加入无机填料、橡胶弹性体、热塑性树脂、热致性液晶,与热塑性塑料形成半互穿网络结构,改变交联网的化学结构,控制分子交联状态的不均匀性等韧热固性树脂的方法.并对以上几种韧方法的机理及其橡胶弹性体改性韧的热固性树脂体系相分离的热力学和动力学判据也进行了分析讨论.

关键词: 热固性树脂 , 韧性 , 韧方法 , 韧机理

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