用脈沖激光沉積制備SrTiO-,3--Nb：SrTiO-,3-異質(zhì)結(jié)及其光電特性研究.pdf

1、集成光學(xué)和光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依賴于優(yōu)質(zhì)、多功能薄膜材料的獲得和器件的制備，脈沖激光沉積(Pulsed laser deposition,PLD)方法是目前最先進(jìn)的薄膜制備方法之一。本文利用PLD方法研究鈣鈦礦型氧化物鈦酸鍶(SrTiO3)薄膜、異質(zhì)結(jié)的制備及其電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)。首先，深入探討了在PLD過程中脈沖激光與靶物質(zhì)及激光產(chǎn)生的等離子體間的相互作用的物理機(jī)制，系統(tǒng)研究了沉積參數(shù)如激光功率密度、激光重復(fù)頻率、反應(yīng)室氧分壓、襯底溫度、

2、襯底類型對SrTiO3薄膜生長的影響。然后，采用優(yōu)化的沉積參數(shù)在兩種不同的鈮摻雜濃度的摻鈮鈦酸鍶(Nb:SrTiO3)襯底上進(jìn)行PLD鍍膜，制備了SrTiO3/Nb:SrTiO3異質(zhì)結(jié)，利用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、拉曼光譜(Raman spectrum)、厚度測試儀對薄膜和異質(zhì)結(jié)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明所得到的SrTiO3薄膜為單相外延生長，SrTiO3/Nb:SrTiO3異質(zhì)結(jié)的性質(zhì)受到襯底摻雜濃度的調(diào)制。進(jìn)一步地

3、，系統(tǒng)研究了SrTiO3/Nb:SrTiO3異質(zhì)結(jié)的界面電子傳輸性質(zhì)和光電性質(zhì)，首次發(fā)現(xiàn)了這種異質(zhì)結(jié)中的受界面控制的電流回滯及電阻開關(guān)、多電阻態(tài)現(xiàn)象并對其進(jìn)行了合理解釋；測量了異質(zhì)結(jié)在紫外光作用下的光電導(dǎo)和光生伏特效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)SrTiO3/Nb:SrTiO3異質(zhì)結(jié)的光電性質(zhì)受到其襯底摻雜濃度的調(diào)制，襯底摻雜濃度較高的結(jié)中光電導(dǎo)更加明顯，并且其光生伏特效應(yīng)與其被置于哪個電阻態(tài)密切相關(guān)。研究認(rèn)為，高濃度的Nb摻雜改變了SrTiO3/Nb:Sr