batio3薄膜的重直界面效應

1、蘇州大學學位論文獨創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：提交的學位論文是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不含為獲得蘇州大學或其他教育機構的學位證書而使用過的材料。對本文的研究作出重要貢獻的個體和集體，均已在文中以明確方式標明。本人承擔本聲明的法律責任。論文作者簽名：垃．奴日 期：B a T i 0 3 薄膜的垂直界面效應 中文摘要中文摘要研究和制備多功能

2、性的復合氧化物薄膜，是當今社會發(fā)展和科技進步的迫切需要，復合氧化物薄膜結合了不同種材料的功能性，在諸如力、熱、光、電磁等諸多領域都有廣闊的應用前景，從而成為國內外科學研究的一個熱點。以B a T i 0 3 ( B T O ) 為代表的鐵電材料具有良好的鐵電、壓電、熱釋電及非線性光學性質，在鐵電存儲器、紅外探測器、空間光調制器、介電熱輻射測量器及光學傳感器等方面有重要應用，已成為國際高新技術研究領域之一。將鐵電材料與復合氧化物薄膜結合起

3、來，形成的鐵電復合氧化物薄膜可以進一步提高鐵電材料的性能、拓寬其應用范圍，對鐵電材料的實用化具有重要意義。本文采用固相反應法制備純B T O 、S m 2 0 3 靶材及B T O 與S m 2 0 3 按不同比分混合的復合靶材。用脈沖激光沉積的方法在S r T i 0 3 ( S T O ) 基底上，制備了純B T O 薄膜、純S m 2 0 3薄膜及( B a T i 0 3 ) 1 ．x ：( S m 2 0 3 ) x 復合薄膜

4、。本文研究并比較了' B T O 和S m 2 0 3 兩種單相薄膜與( B a T i 0 3 ) 1 ．。：( S m 2 0 3 ) 。復合薄膜的微結構、物理性質，包括：晶格結構、應力變化、表面形貌與有序結構以及漏電和介電性質。分析表明：復合薄膜中的B T O 與S m ：0 3 兩相分離，都形成了垂直方向有序的納米柱狀結構，從而在兩相之間形成垂直界面。垂直界面直接影響了復合薄膜的物理性質。由于垂直界面的形成，B T O

5、受到垂直方向的拉伸應變，晶格常數變大；同時垂直方向應變的大小，隨S m 2 0 3 比分的增加而增大，最大可達+ 3 ．7 3 ％。在制備P t ／( B a T i 0 3 ) 1 ．x ：( S m 2 0 3 ) x ／N b ．S T O 異質結構的基礎上，我們測量了薄膜的漏電和介電性質。我們發(fā)現(xiàn)：( 1 ) 在相同的溫度和電場下，復合薄膜的漏電流比純B a T i 0 3薄膜減少了2 ～5 數量級。其主要原因在于B T O 材

6、料中，漏電電流主要來源于其中的氧空位；而在復合薄膜中由于垂直界面的存在，S m 2 0 3 和B T O 兩相之間有一定的氧擴散或氧輸運，從而降低了復合薄膜中B T O 相的氧空位濃度，進而有效減少了復合薄膜的漏電流。( 2 ) 通過對變溫漏電電流．電場強度關系的研究，我們發(fā)現(xiàn)純B T O 薄膜中，其漏電機制主要由界面效應決定；而復合薄膜的漏電機制變成空間電荷限制電流這種典型的體效應。其主要原因在于，垂直界面的形成在薄膜中產生了密度很高