苒入式氧化物制備和物理性能研究.pdf

1、本論文主要介紹制備SiO2基質(zhì)中鑲嵌Si和ZnO硅納米晶薄膜,并對薄膜的鑲嵌結(jié)構(gòu)和物理性能作分析研究。為了在更微觀的區(qū)域研究嵌入方式對材料結(jié)構(gòu)和物理性能的影響,選擇層狀結(jié)構(gòu)Bi2SrECaCu2Oδ(Bi-2212)高溫超導(dǎo)體,在不同格位嵌入La,Mn離子,制備(Bi1-xLax)2Sr2CaCu2Oδ和(Bi1.7La0.3)2Sr2Ca(Cu1-xMnx)2Oδ粉體,研究其結(jié)構(gòu)和物理性能。具體工作如下:
　　 1.采用等離子

2、體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法,在不同SiH4和CO2氣體流量比率(GFRRSC)下,制備了二氧化硅基質(zhì)中鑲嵌硅納米晶薄膜。微區(qū)拉曼光譜、紅外吸收光譜、透射光譜,室溫和變溫光致發(fā)光光譜用來分析表征薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明,隨著GFRRSC降低,硅晶粒平均尺寸逐漸減小:由于量子限制效應(yīng)導(dǎo)致光學(xué)帶隙逐漸展寬。同時,在1.4 eV～2.4 eV能量區(qū)間發(fā)現(xiàn)多個發(fā)光峰。在低溫下(80 K)觀測到聲子參與的發(fā)射光譜,表明在1.7 eV

3、附近的發(fā)光峰源于Si-O振動模式參與的Si-SiO2界面的躍遷而形成的發(fā)光中心。同時,這個實驗獲得了化學(xué)配比SiO2薄膜,也為制備SiO2介質(zhì)中包埋ZnO納米晶粒做了前期工作。
　　 2.首次在單晶Si(100)襯底上采用PECVD方法制備SiO2基質(zhì)中鑲嵌ZnO納米晶薄膜。分別在500,600,700,800,900℃下退火一個小時。通過X射線衍射譜,原子力顯微鏡和拉曼光譜對樣品的結(jié)構(gòu)進行了分析,結(jié)果表明.ZnO納米晶粒彌散在

4、SiO2介質(zhì)中:隨著退火溫度升高,ZnO納米晶粒的晶界受到SiO2介質(zhì)釘扎,晶粒幾乎沒有長大,而內(nèi)部晶體結(jié)晶質(zhì)量得到提高。退火溫度對薄膜光學(xué)性質(zhì)的影響通過光致發(fā)光進行了研究。結(jié)果表明,退火過程影響光學(xué)性能,在800℃下,獲得了最強的紫外發(fā)射特性。并且可以推測位于紫外和可見光之間的發(fā)光帶來源于SiO2和ZnO的界面態(tài)引起的發(fā)光中心。
　　 3.采用溶膠.凝膠(sol-gel)方法,以硝酸鹽為前驅(qū)物,制備了(Bi1-xLax)2Sr

5、2CaCu2Oδ(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)粉體。通過X射線衍射儀(XRD)和透射電鏡(TEM),對該粉體晶體結(jié)構(gòu)進行了表征;利用SQUID和標(biāo)準(zhǔn)四引線法,對該粉體磁化強度隨溫度變化曲線(M-T)和電阻隨溫度變化(R-T)進行了測試,研究了Bi原子部分被La原子置換導(dǎo)致Bi-2212主體結(jié)構(gòu)和電磁特性變化。結(jié)果表明,隨著La摻雜量增加,晶格常數(shù)c不發(fā)生變化,但是a,b逐漸變大,而且沿b軸方向的調(diào)制周期減小;樣品逐漸表現(xiàn)出抗

6、磁性和反鐵磁、超導(dǎo)和半導(dǎo)體特性共存、競爭的獨特性質(zhì)。
　　 4.采用sol-gel方法,以硝酸鹽為前驅(qū)物,制備了(Bi1.7La0.3)2Sr2Ca(Cu1-xMnx)2Oδ粉體。通過XRD和TEM結(jié)果分析,隨著Mn摻雜量增加,晶格常數(shù)a,b,c都逐漸變小,調(diào)制周期也發(fā)生了改變;同時產(chǎn)生了新相,新相衍射峰的強度逐漸增強。利用Raman和IR光譜分析,表明Mn替代Cu,使晶體內(nèi)部振動模式發(fā)生了變化。M-T曲線結(jié)果表明,新相的生成和