论文部分内容阅读
多色响应薄膜在灾难监测、城市消防和安防领域有着重要的意义,本文在脉冲激光沉积(PLD)的方法下制备ZnMgO_BST双色响应薄膜,制备方法为先在STO基片上生长一层LSMO缓冲层之后,然后分别在缓冲层样品的一端的1/4处制备Zn1-xMgxO(x=0.1、0.3、0.5)薄膜,在缓冲层样品的另一端的1/4处制备BST薄膜。对于ZnMgO薄膜,采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、吸收光谱等测试手段对所制备的样品进行了特性表征,探讨了Mg的掺杂量对于样品结构、形貌和面间光电特性的影响,研究了ZnMgO薄膜伏安特性及激光能量对薄膜瞬态光响应特性的影响;对于BST薄膜主要针对其光电特性、铁电性、介电性以及热释电特性做系统的研究和测试。主要的工作及结果如下:(1)介绍了靶材的制备流程,对LSMO和BST两种不同的靶材采用不同的方法和工艺进行烧结。(2)由ZnMgO薄膜的X射线衍射图谱表明,Mg含量不同的Zn1-xMgxO薄膜分别具有两种不同的晶格结构,当Mg掺杂量x≤0.3时,Zn1-xMgxO薄膜保持着纤锌矿结构,当x=0.5时,Zn1-x MgxO薄膜结构变为立方闪锌矿结构。随Mg掺杂量的增加,Zn1-x MgxO薄膜的主要衍射峰向大角度方向漂移。STO单晶基片的主峰(100)和(200)分别在23°和47°附近,生长的薄膜均在(100)方向择优取向生长;BST单晶基片的主峰(100)和(200)分别在22°和46°附近,有较好的结晶度也在(100)方向生长。(3)采用吸收光谱拟合分析方法得到Zn1-xMgxO薄膜的禁带宽度。结果表明,Zn1-xMgxO薄膜(x=0.1、0.3、0.5)禁带宽度分别是3.4eV,4.2eV,5.6eV,可以看出Mg元素的掺杂量达到0.5时,ZnMgO样品已经达到了日盲波段的带隙。(4)ZnMgO薄膜在加光以后电阻瞬间下降,然后持续下降,撤去光源之后,电阻会缓慢的上升,但是需要一定时间才能恢复到到初始值薄膜在90mJ的激光强度下光电效应较弱,在135mJ光照强度下光电效应较强,但是整体效应都较强,推测ZnMgO薄膜对光照影响明显。(5)BST薄膜在加光以后电阻瞬间下降,然后缓慢上升,撤去光源之后,电阻会缓慢的降低到初始值;薄膜在90mJ的激光强度下光电效应较弱,在135mJ光照强度下光电效应较强,但是整体效应都较弱,因此BST薄膜对光照影响不明显。(6)BST薄膜随着温度升高,界面电阻也随之升高;BST薄膜随着温度升高,界面电阻增长幅度逐渐变大;BST薄膜的界面电阻随着光照强度的增大越来越大,但整体变化趋势较小,导致此现象的原因可能是因为光照对BST薄膜影响较小。(7)在高频(200Hz-500Hz)测试频率下,BST薄膜介电常数的大致趋势低温下缓慢增大,在介电常数大到极大值后随温度增大显著下降;薄膜样品介电损耗回出现先增长后降低的趋势,而且存在明显的损耗峰,而且随着频率的增大,薄膜样品的损耗峰在向低温方向移动,损耗峰的峰值也在减小。(8)BST薄膜具有良好的铁电特性,并且受自发极化的影响,测得BST薄膜的热释电系数为1.35×10-9C·cm-2·K-1—1.83×10-8C·cm-2·K-1达到热释电红外探测器的参数范围。