復(fù)合氧化物超晶格[(BaTiO-,3-)-,m--(SrTiO-,3-)-,m-]-,n-的生長(zhǎng)研究.pdf

1、該論文以[(BaTiO<,3>)<,m>/(SrTiO<,3>)<,m>]<,n>超晶格為研究對(duì)象,研究任務(wù)是利用激光分子束外延(LMBE)技術(shù)探討生長(zhǎng)表、界面具有原子級(jí)平整度的[(BaTiO<,3>)<,m>/(SrTiO<,3>)<,m>]<,n>超晶格的最佳工藝條件.超晶格是材料科學(xué)領(lǐng)域新興發(fā)展起來(lái)的一種低維材料,由于其獨(dú)特的性能和誘人的應(yīng)用前景而受到人們的日益關(guān)注.該論文在簡(jiǎn)要闡述超晶格基本概念后,首先對(duì)復(fù)合氧化物超晶格在國(guó)內(nèi)外

2、的研究現(xiàn)狀、動(dòng)態(tài)以及應(yīng)用做了陳述.為了對(duì)超晶格有比較清楚的認(rèn)識(shí),在理論基礎(chǔ)部分,對(duì)超晶格的能態(tài)理論和其基本物理性能以及分類做了簡(jiǎn)單敘述.在實(shí)驗(yàn)方案和思路的安排上,我們主要是利用薄膜生長(zhǎng)的相關(guān)理論知識(shí),結(jié)合己報(bào)道的其他科研工作者的部分研究成果,聯(lián)系我們的設(shè)備實(shí)際情況,通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)尋找出適合[(BaTiO<,3>)<,m>/(SrTiO<,3>)<,m>]<,n>超晶格生長(zhǎng)的工藝條件,在此過(guò)程中,充分利用反射高能電子衍射(RHEED)技術(shù)對(duì)

3、薄膜的生長(zhǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)和分析,同時(shí)利用原子力顯微鏡(AFM)技術(shù)、高分辨率透射電鏡(HRTEM)技術(shù)以及X射線衍射(XRD)技術(shù)等作為輔助分析技術(shù).通過(guò)對(duì)影響SrTiO<,3>單層薄膜和BaTiO<,3>單層薄膜外延生長(zhǎng)的兩個(gè)最主要的因素:基片溫度和淀積速率的大量實(shí)驗(yàn)研究后,發(fā)現(xiàn)在基片溫度為500℃左右,淀積速率為10A/min左右時(shí),在SrTiO<,3>(100)基片上生長(zhǎng)的SrTiO<,3>薄膜和BaTiO<,3>薄膜表面平整、結(jié)晶

4、良好.結(jié)合上述單層薄膜生長(zhǎng)的研究結(jié)果,并經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn),我們摸索出了比較適合[(BaTiO<,3>)<,m>/(SrTiO<,3>)<,m>]<,n>超晶格薄膜生長(zhǎng)的工藝條件.利用RHEED技術(shù),研究了[(BaTiO<,3>)<,m>/(SrTiO<,3>)<,m>]<,n>超晶格薄膜的LMBE生長(zhǎng)特性.通過(guò)觀察到清晰明亮的反射高能電子衍射花樣及富有周期性的RHEED振蕩曲線,說(shuō)明制備的超晶格呈現(xiàn)良好的結(jié)晶層狀外延生長(zhǎng),薄膜表面及界面的