论文摘要
本论文围绕“界面调制的功能氧化物薄膜制备与物理性质”为主线,针对功能氧化物薄膜中的界面问题进行了研究探讨。主要的研究结果如下：1.利用脉冲激光沉积技术,在LaAl03, SrTiO3, NdGaO3和MgO四种不同的单晶基片上制备了高外延的LBCO单晶薄膜。研究表明：所制备的LBCO薄膜都具有非常好的单晶外延质量,薄膜与基片之间的界面调制明显影响着薄膜的低温磁学和电输运性能。此外,还发现LBCO薄膜在高温环境下电阻值随着周围氧化还原气氛的变化而产生非常大的变化,且响应时间非常短,具有研发高温化学气氛探测器件的潜力。2.利用脉冲激光沉积技术,在不同错切角的MgO基片上制备了LCMO外延薄膜。研究表明：错切角可以调制LCMO薄膜的低温电输运性质,这归因于基片台阶诱导应力的作用。在5°错切角MgO基片上生长得LCMO薄膜具有非常大的磁阻值,达到了-1010,比之前所报道的结果大四个量级。3.利用脉冲激光沉积技术,制备了不同Mn掺杂的Mn:BST/LAO单晶外延薄膜。研究表明：Mn掺杂可以明显地降低薄膜的介电损耗。随着Mn掺杂浓度的增大,介电损耗明显降低。当Mn掺杂浓度为0.05%时,BST薄膜在-15.6GHz的频率下具有最低的介电损耗0.02。4.利用脉冲激光沉积技术,制备了2%Mn掺杂的Mn:BZT/MgO单晶外延薄膜,研究结果表明：2%Mn掺杂的Mn:BZT/MgO薄膜具有非常好的低频和微波介电性能。在低频1MHz下,薄膜具有极低的介电损耗（O.006）和非常大的介电可调度（53%）；在频段15-18GHz范围内,平均介电常数和介电损耗分别为267和0.047,介电可调度达到了44.4%-48%。介电性能比之前文献所报道的结果明显提高5.利用脉冲激光沉积技术,在MgO基片上制备了不同成分比例的外延Mn:BZT// Mn:BST单晶外延多层膜。研究结果表明：在15.5-18GHz的微波频率范围内,Mn:BZT与Mn:BST成分比例可以明显影响多层膜样品的微波介电性能。当Mn:BZT与Mn:BST成分比例为1：1时,多层膜具有最低的介电损耗,尤其是介电可调度可以达到58.1%-74.4%。比单层的Mn:BZT和Mn:BST薄膜的介电可调度明显提高。6.利用脉冲激光沉积技术,在MgO基片上制备了的（BTO//STO）N单晶外延多层薄膜。研究表明：-18GHz频率下,（BTO0.4//STO0.6）N/MgO多层膜随调制周期数的增加,介电常数迅速增加而介电损耗迅速减小。当调制周期数N=16时,介电损耗最小（0.02）。在5-18 GHz频率范围内,（BTO0.5//STO0.5）16/MgO多层膜平均介电损耗值仅有0.027,介电可调度高达到11.8%-35.9%。7.利用脉冲激光沉积技术,在多晶Ni金属基片上制备了具有单晶特征（BTO0.6//STO0.4）12/Ni多层膜。研究表明：相比于单层BTO薄膜,多层膜的结晶质量和介电性能都有了很大程度的提高。在10kHz-1MHz的频率范围,其平均介电损耗只有-0.0085,尤其是在1MHz,介电损耗只有-0.0073。8.利用反应射频磁控溅射法,在单晶Si基片上了制备了嵌有Ag纳米颗粒的ZnO薄膜,研究了薄膜样品的微结构和光学性质。研究表明：随着薄膜样品中Ag纳米颗粒密度的增加,PL光谱的发射强度随之增加,其紫外发光强度增加了17倍。这是我们首次实现利用Ag纳米颗粒局域化表面等离子激元增强ZnO薄膜荧光发射。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 薄膜材料概述1.2 界面调制在薄膜材料中的作用1.2.1 晶格失配诱导应力的产生1.2.2 基片表面台阶诱导应力的产生1.2.3 金属纳米颗粒表面等离子激元效应1.3 本论文的研究目的和研究重点第二章 薄膜的制备技术及表征方法2.1 脉冲激光沉积技术制备功能氧化物薄膜2.1.1 脉冲激光沉积技术基本原理2.1.2 实验设备2.1.3 薄膜的制备条件2.2 反应磁控溅射技术制备功能氧化物薄膜2.2.1 反应磁控溅射技术基本原理2.2.2 实验设备2.2.3 薄膜的制备条件2.3 薄膜样品的表征方法2.3.1 微观结构表征2.3.2 介电性能表征2.3.3 铁电性能表征2.3.4 光学性能表征2O5.5+δ薄膜低温物理性能的影响'>第三章 基片界面调制对（La,Ba）Co2O5.5+δ薄膜低温物理性能的影响3.1 引言3.2 LBCO薄膜的制备与表征方法3.3 LBCO薄膜的微观结构和低温物理性能3.3.1 LBCO/STO薄膜的结构表征与性能分析3.3.2 LBCO/NGO薄膜的结构表征与性能分析3.3.3 LBCO/MgO薄膜的结构表征与性能分析3.3.4 LBCO/LAO薄膜的结构表征与性能分析3.4 基片对外延薄膜低温物理性能调制的基本规律3.4.1 晶格失配度对LBCO薄膜物理性能的影响3.4.2 基片错切角对薄膜物理性能的影响3.5 LBCO薄膜的高温电输运性质3.6 本章总结第四章 多层膜界面调制对介电薄膜物理性能的影响4.1 引言4.2 Mn:BST与Mn:BZT单层膜和多层膜的制备条件4.3 Mn掺杂对BST薄膜微波介电性能的影响4.3.1 Mn:BST薄膜的结构表征4.3.2 Mn:BST薄膜的性能分析4.4 Mn掺杂对BZT薄膜的微波介电性能的影响4.4.1 Mn:BZT薄膜的结构表征4.4.2 Mn:BZT薄膜的性能分析4.5 （Mn:BZT//Mn:BST）/MgO多层膜的结构与微波介电性能4.5.1 （Mn:BZT//Mn:BST）/MgO多层膜的设计4.5.2 （Mn:BZT//Mn:BST）/MgO多层膜的结构表征4.5.3 （Mn:BZT//Mn:BST）/MgO多层膜的性能分析4.6 本章总结第五章 多层膜界面调制对BTO//STO多层膜介电性能的影响5.1 引言0.4//STO0.6)N/MgO多层膜的结构与微波介电性能'>5.2 (BTO0.4//STO0.6)N/MgO多层膜的结构与微波介电性能0.4//STO0.6)N/MgO多层膜的设计与制备方法'>5.2.1 (BTO0.4//STO0.6)N/MgO多层膜的设计与制备方法0.4//STO0.6)N/MgO多层膜的结构表征'>5.2.2 (BTO0.4//STO0.6)N/MgO多层膜的结构表征0.4//STO0.6)N/MgO多层膜的性能分析'>5.2.3 (BTO0.4//STO0.6)N/MgO多层膜的性能分析0.5//STO0.5)16/MgO多层膜的结构与微波介电性能'>5.3 (BTO0.5//STO0.5)16/MgO多层膜的结构与微波介电性能0.6//STO0.4)12/Ni多层膜的结构与介电性能'>5.4 (BTO0.6//STO0.4)12/Ni多层膜的结构与介电性能0.6//STO0.4)12/Ni多层膜的设计与制备方法'>5.4.1 (BTO0.6//STO0.4)12/Ni多层膜的设计与制备方法0.6//STO0.4)12/Ni多层膜的结构表征'>5.4.2 (BTO0.6//STO0.4)12/Ni多层膜的结构表征0.6//STO0.4)12/Ni多层膜的物理性能'>5.4.3 (BTO0.6//STO0.4)12/Ni多层膜的物理性能5.5 本章总结第六章 界面调制对ZnO薄膜光学性质的影响6.1 引言6.2 氧分压对ZnO薄膜生长行为和光学性能的影响6.2.1 薄膜制备方法6.2.2 不同氧分压下的等离子发射光谱6.2.3 不同氧分压下ZnO薄膜的表面形貌分析6.2.4 不同氧分压下ZnO薄膜的光学特性分析6.3 蓝宝石基片的处理方法对ZnO薄膜生长行为的影响6.3.1 薄膜制备方法6.3.2 基片处理方法对基片表面形貌的影响6.3.3 基片处理方法对ZnO薄膜表面形貌的影响6.3.4 ZnO薄膜形貌的标度分析6.4 Ti缓冲层对ZnO薄膜结晶质量和发光特性的影响6.4.1 薄膜制备方法6.4.2 ZnO薄膜的结晶质量和发光性能6.5 Ag纳米颗粒对ZnO薄膜发光性能的影响6.5.1 嵌有Ag纳米颗粒的ZnO制备条件6.5.2 嵌有Ag纳米颗粒的ZnO薄膜的结构表征6.5.3 嵌有Ag纳米颗粒的ZnO薄膜的光学性质6.6 本章总结结论参考文献攻读博士学位期间已发表的学术论文创新点致谢作者简介
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