国家自然科学基金(11374086) 作品数:14 被引量:11 H指数:2 相关作者: 刘保亭 代秀红 彭增伟 娄建忠 宋建民 更多>> 相关机构: 河北大学 华北电力大学 河北农业大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 河北省自然科学基金 中央高校基本科研业务费专项资金 更多>> 相关领域: 理学 电气工程 一般工业技术 化学工程 更多>>
硅基Pt/Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3/Pt电容器不同温度下的漏电机理研究 2014年 利用脉冲激光沉积技术在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si(001)衬底上生长了厚度约为200 nm的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,构架了Pt/BST/Pt平行板电容器,测量了Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜电容器在不同温度下的漏电流,研究了BST薄膜的结构和性能。结果表明BST薄膜为多晶钙钛矿结构,随着测量温度的降低,漏电流密度也随之降低,但是正负偏压下的J-V曲线并不对称,这主要归因于上下Pt电极与BST的界面热处理不同。通过不同导电机理对漏电流密度拟合发现,在负向偏置电压下,Pt/BST/Pt电容器均基本符合欧姆导电机制;而对于正向偏置电压,在低电压下符合欧姆导电机制,并且符合欧姆导电机制的电压范围在不断扩大,在高电压下符合空间限制电流(SCLC)导电机制。 王世杰 代秀红 贾长江 张磊 贾艳丽 刘保亭关键词:脉冲激光沉积 漏电流 沉积温度对Na0.5Bi0.5TiO3铁电薄膜结构与性能的影响 被引量:2 2018年 利用脉冲激光沉积法和磁控溅射法在(001)SrTiO3单晶基片上构架了铁电异质结电容器Pt/La0.5Sr0.5CoO3/Na0.5Bi0.5TiO3/La0.5Sr0.5CoO3/SrTiO3(LSCO/NBT/LSCO/STO)。利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、铁电测试仪和压电力显微镜(PFM)研究了沉积温度对Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)铁电薄膜的表面形貌、微结构和电学性能的影响。AFM结果表明,NBT薄膜晶粒尺寸随着沉积温度的增加先变小后增大。XRD结果显示,不同沉积温度下生长的NBT薄膜均为(00l)择优取向结构。铁电测试仪和PFM结果表明,NBT薄膜的铁电和压电性能随着沉积温度的增加先增大后减小,650℃生长的薄膜具有最高的剩余极化强度(19.6μC/cm^2)和最大的有效压电系数(146 pm/V)。 宋建民 杨帆 代秀红 梁杰通 高洁 赵磊 刘保亭关键词:异质结 压电系数 衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响 2016年 采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO_3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3叉指电容器。利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征。研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO_3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm。在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3的调谐率分别为39.68%和29.55%,最低损耗分别为0.029和0.053。这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同。 娄建忠 李振娜 方晓燕 代秀红 宋安英 宋建民 刘保亭关键词:脉冲激光沉积 介电性能 Pt/SrRuO3/Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3/Pt薄膜电容器的光伏效应 被引量:1 2019年 采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了厚度分别为240、360、480和600 nm的多晶La和Ni共掺的Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3/(BLFNO)薄膜,并以Pt/Sr Ru O3(SRO)为复合上电极构建了Pt/SRO/BLFNO/Pt薄膜电容器。用波长为404 nm、强度为5 mW/cm2的紫光作为光源测试了Pt/SRO/BLFNO/Pt薄膜电容器的光伏效应。实验发现:Pt/SRO/BLFNO/Pt薄膜电容器的光电流随极化的翻转而反转;此外,Pt/SRO/BLFNO/Pt薄膜电容器的光伏效应还体现了对BLFNO薄膜厚度依赖性。开路电压随厚度的增加而增大,短路电流密度随厚度的增加而减小。当上电极Pt/SRO的电势高于底电极Pt时,开路电压分别为-0.08、-0.10、-0.13和-0.35 V,短路电流密度分别为6.72、5.71、0.83和0.61μA/cm2;当上电极Pt/SRO的电势低于底电极Pt时,开路电压分别为0.07、0.09、0.10和0.27 V,短路电流密度分别为-5.75、-4.38、-0.92和-0.28μA/cm2。通过对Pt/SRO/BLFNO/Pt薄膜电容器光伏效应的分析发现,极化起着主导作用。 彭增伟 刘保亭关键词:铁酸铋 光伏效应 BiFeO3基外延薄膜异质结的结构及物理性能研究 BiFeO3(BFO)具有室温铁电性和反铁磁性,在数据存储、磁电器件和微电子器件等领域具有广泛的应用前景。我们采用偏轴射频磁控溅射等方法,制备了不同结构和取向的BFO薄膜异质结,采用现代化分析手段,研究了样品的结构、阻变... 梁杰通关键词:介电性 铁电性 上电极对镧镍共掺铁酸铋薄膜电学性质的影响 被引量:2 2018年 采用溶胶?凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了La和Ni共掺的多晶Bi0.975La0.025Fe0.975Ni0.025O3(BLFNO)薄膜,分别以氧化铟锡(ITO)和Pt/Sr Ru O3(SRO)为上电极构建了ITO/BLFNO/Pt和SRO/BLFNO/Pt两种电容器。研究了两种上电极对BLFNO薄膜电学性质的影响。当测试电场为1 333 kV/cm时,ITO/BLFNO/Pt和SRO/BLFNO/Pt电容器的剩余极化强度分别为105和139μC/cm2。通过拟合两种电容器的电流密度,发现导电机理都为Poole-Frankel机制。当404 nm的紫光入射到两种电容器表面,电流密度都相应的增大。测试电场为250 kV/cm时,ITO/BLFNO/Pt电容器电流密度增长量为6.55×10?4 A/cm2;而SRO/BLFNO/Pt电容器的增长量为1.38×10?4 A/cm2。 彭增伟 刘保亭关键词:电学性质 基于第一性原理的S掺杂BiFeO_3结构模拟和光吸收性能预测 被引量:1 2019年 采用基于密度泛函理论的第一性原理对S掺杂的四方铁酸铋(BiFeO_3)结构进行了模拟计算,并对其光吸收性能进行了预测。通过计算S替代O的形成能,获得了S的最可能替代位置和S掺杂BiFeO_3最稳定结构。研究发现,S取代O会造成BiFeO_3晶格沿c轴拉伸,体积膨胀。当S取代全部D1位置的O后,形成BiFeO_2S的c/a达到1.468,晶胞体积扩大近24%。电子结构分析表明,BiFeO_3掺入少量的S(Bi FeO_(2.875)S_(0.125))会使带隙减小,由原来未掺杂的1.53 eV降低到1.35 eV。BiFeO_2S相比BiFeO_(2.875)S_(0.125),虽然带隙宽度变化比较小,但导带底能带色散变小,这种变化对光的吸收有明显作用。由态密度分析可知,BiFeO_2S的导带最低点主要由Bi 6p_z和Fe3d_(z2)轨道构成,而Bi 6s轨道、O 2p_z轨道和S 2(p_x,p_y) 魏丽静 郭建新 刘保亭关键词:光学性质 第一性原理 磁控与脉冲激光共溅射方法制备YBa2Cu3O7-δ超导复合薄膜的研究 高温超导材料在磁场下的传输性质与其内部缺陷有关。通过异相非超导材料的掺杂可在超导体中引入人工钉扎中心,有效改善超导材料的电流输运性能。本论文应用磁控与脉冲激光共溅射方法在(001)SrTiO3(STO)基片上制备了BaZ... 代秀红关键词:高温超导薄膜 体积分数 临界电流密度 文献传递 含Ti-Al阻挡层的硅基Na0.5Bi0.5TiO3电容器的结构与电学性能 2016年 通过射频磁控溅射法和脉冲激光沉积法,以Ti-Al为阻挡层,在(001)Si衬底上制备了La0.5Sr0.5CoO_3(LSCO)/Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(NBT)/LSCO(LSCO/NBT/LSCO)异质结铁电电容器。研究了Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3铁电薄膜的结构和物理性能。结果表明:Ti-Al阻挡层为非晶结构,NBT薄膜结晶质量良好。在1 500 k V/cm驱动电场下,LSCO/NBT/LSCO电容器呈现饱和的电滞回线,具有较大的剩余极化强度(47.9μC/cm2)和较小的脉宽依赖性,而且抗疲劳特性和保持特性良好。此外,漏电机制研究表明:当外加电场小于400 k V/cm时,LSCO/NBT/LSCO电容器满足欧姆导电机制,在电场大于400 k V/cm时,满足空间电荷限流传导机制。 宋建民 罗来慧 宋安英 魏丽静 代秀红 方晓燕 李振娜 刘保亭关键词:铁电电容器 漏电流 CeO2缓冲层对蓝宝石基Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构和介电性能的影响 2017年 利用磁控溅射法制备Ce O_2缓冲层,通过脉冲激光沉积法制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,在Al_2O_3(11—02)蓝宝石基片上构架了Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3和Pt/BST/Al_2O_3叉指电容器,对比研究了Ce O_2缓冲层对BST薄膜结构和叉指电容器介电性能的影响。通过X射线衍射仪、原子力显微镜和LCR表分别对叉指电容器的结构、表面形貌和介电性能进行了表征。实验发现,直接沉积在蓝宝石上的BST薄膜为多晶结构,生长在Ce O_2缓冲层上的BST为(001)取向的高质量外延薄膜。生长在Ce O_2缓冲层上的BST薄膜相对于没有缓冲层的BST薄膜具有更小的晶粒和均方根粗糙度。在40 V偏置电压下,Pt/BST/Al_2O_3和Pt/BST/Ce O_2/Al_2O_3叉指电容器的调谐率分别是13.2%和25.8%;最小介电损耗为0.021和0.014。结果表明Ce O_2缓冲层对生长在蓝宝石基片上的BST薄膜结构和介电性能具有重要影响。 宋安英 宋建民 李振娜 代秀红 娄建忠 刘保亭关键词:蓝宝石衬底 介电性能