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利用STM制作有机LB膜超高密度存储器

严学俭 , 邱伟民 , 李旭 , 马世红 , 李淑红 , 曾志刚 , 沈淼 , 张莉 , 华中一

利用有机材料制作高密度存储器是当前纳米电子学研究的一个热点.有机LB膜的有序分子排列和能精确控制厚度的膜层被认为是高密度存储器理想的基体.具有原子分辨率及纳米量级局域作用微区的扫描隧道显微镜(STM)的出现则提供了制作超高密度存储器一种有力的高技术手段.本文介绍利用STM在有机LB膜上制作超高密度存储器.以硬脂酸制备多层LB膜,其形貌由STM成像.施加于STM针尖上的脉冲偏压,在LB膜表面的局域区域产生足够的强电场,使该微区转换为低阻导电状态,以高、低阻态分别表示两种逻辑状态,就完成了一次"写入"操作.LB膜材料的高、低阻态由STM的伏安特性(I-V)和扫描隧道谱(dI/dV-V)加以表征.用幅值较小的脉冲实现"读出"操作.该材料LB膜上存储的信息能保持很长时间,显示了潜在的应用前景.

关键词: 超高密度存储器 , 有机材料 , LB膜 , 扫描隧道显微镜

P(VDF-TrFE)铁电膜微观铁电压电特性研究

朱国栋 , 徐敬 , 严学俭 , 李杰 , 曾志刚 , 沈淼 , 张莉

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2006.04.004

借助原子力显微镜优异的空间分辨能力和微观压电铁电测定技术,研究了不同结晶P(VDF-TrFE)铁电膜的微观铁电压电特性.研究表明,非晶态微观蝴蝶洄线的铁电开关过程平缓,矫顽场分布较广且场值较高;与之相比高结晶度薄膜微观蝴蝶洄线呈现陡峭而迅速的铁电开关现象,矫顽场单值且较低.微观压电性的实验表明非晶态压电系数约为-0.15(A)/V,低于晶态的压电系数-0.30(A)/V.

关键词: P(VDF-TrFE) , 压电 , 铁电 , 原子力显微镜

有机铁电P(VDF-TrFE)薄膜极化疲劳特性

朱国栋 , 曾志刚 , 张莉 , 严学俭

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2007.03.019

本文研究了有机铁电薄膜的极化疲劳过程.研究发现,随着疲劳过程的深入,薄膜铁电峰的峰位逐渐向高电压方向偏移,而薄膜的极化-电压滞洄线也逐渐变得圆滑,且剩余极化值随之下降.进一步的研究表明,只有双极性电压才能导致铁电疲劳的出现,而双极性电压的频率直接影响铁电疲劳速率:频率越高,疲劳越慢.文中对有机铁电疲劳机理做了初步探讨.

关键词: 铁电聚合物 , 极化疲劳 , 陷阱电荷

TiC/i－C复合硬质薄膜的制备和摩擦学行为的研究

严学俭

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2001.03.019

介绍一种TiC/i－C双层复合硬质薄膜，该复合膜由碳化钛（TiC）膜层和i－C（离子辅助沉积）无定形硬质碳膜组成。采用反应磁控溅射的方法沉积碳化钛（TiC）膜层。随后在维持镀膜系统真空度的情况下，利用等离子体分解结合高能离子轰击的方法不间断地连续制备i－C类金刚石薄膜。TiC膜层对金属基片和表面i－C膜层都有良好的附着与结合强度，因此被用作中间过渡层，而表面i－C膜层则保持了DLC薄膜硬度高和摩擦系数小等优良的性能。对TiC/i－C复合膜的机械性能和摩擦学行为的测试显示该复合膜具有非常高的显微硬度及优良的摩擦学特性，诸如很高的抗附着磨损、磨耗磨损、划痕磨损的性能及很低的摩擦系数。与TiC单层膜与DLC单层膜比较，显示该TiC/i－C复合膜更能适合实际应用的需要，在国民经济中将有广阔的应用前景。

关键词: 复合膜 , 摩擦学行为 , 硬质膜

不同极化态下有机铁电膜微观振动特性的AFM研究

朱国栋 , 曾志刚 , 张莉 , 沈淼 , 严学俭

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2007.02.012

借助原子力显微镜优异的空间分辨能力和锁相放大技术,实验研究了有机铁电薄膜在不同极化状态下的微观振动特性.负极化态时,薄膜表面振动与驱动电压呈线性且同相;而正极化态时,表面振动与驱动电压依然呈线性,但两者间存在180°相差.实验中清楚地观测到局域振动畴、非振动畴以及振动振幅相对较小的振动畴三者间的共存.本工作探讨了非活性铁电畴存在的可能性,并认为是陷阱电荷的箝制作用限制了铁电畴的活性.

关键词: P(VDF-TrFE) , 原子力显微镜 , 压电性 , 陷阱电荷

TiC/i－C复合硬质膜的过渡层界面和特性的研究

严学俭

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2001.03.017

探讨在i－C（离子辅助沉积）硬质无定形碳膜和钢基基片之间加入碳化钛（TiC）过渡层，以增加膜/基附着力和结合强度的各种优越性。SEM（扫描电镜）和EPMA（电子探针微分析）测试显示TiC中间过渡层与i－C层及基片的界面处的附着结合强度得以改善。划痕测试仪对该复合膜测试则从另一方面提供了膜/基结合强度提高的证据。对该复合膜的宏观机械力学性能的测试表明，它在提高了膜/基结合强度的同时，保持了类金刚石薄膜超高硬度和低摩擦系数的优良特性。

关键词: 过渡层界面 , 复合膜 , 附着强度