光记录材料与铁电材料的制备与性能研究

摘要

人工薄膜的出现是20世纪材料科学发展的重要标志。自70年代以来薄膜材料、薄膜科学、与薄膜技术一直是高新技术研究中最活跃的研究领域之一，并已取得了突飞猛进的发展。在光记录材料领域，Cu<,3>N薄膜以较低的热分解温度，较高的电阻率，对红外光和可见光的反射率与Cu单质有明显差别，无毒廉价等特殊性质得到了广泛的关注和研究。 近年来，铁电薄膜的制备、性能和应用已经成为国际上功能信息材料与器件研究的一个热点。铁电薄膜具有许多优良的物理性质和效应，如铁电开关特性、压电效应、热释电效应、电光效应、声光效应、光折变效应和非线性光学效应等。因此铁电薄膜在微电子、光电子、集成光学和微机械学等领域有着重要的应用前景。其中以对PLT薄膜的研究尤为突出。 本论文分为两个部分，第一部分综述了一次性光记录材料Cu<,3>N薄膜的最新研究进展，介绍了其应用领域，研究了室温下纯Cu<,3>N及Ti、Ni、Sn掺杂Cu<,3>N薄膜的制备及性能。第二部分综述了铁电材料PLT的最新研究进展及其应用领域，初步研究了PLT薄膜及粉末的制备和性能。 1.纯Cu<,3>N薄膜的制备与性能研究本文采用射频磁控反应溅射手段，在不直接加热的玻璃衬底上制备了纯的Cu<,3>N薄膜。首先改变溅射气氛，氮分压(P<,N2>)分别取0 Pa、0.2 Pa、0.4 Pa、0.6 Pa、0.8 Pa、1 Pa制备薄膜，运用X．射线衍射仪(XRD)研究了氮分压的改变对薄膜结晶性能的影响，当P<,N2>=0.6 Pa时，薄膜的结晶性达到最好；改变溅射功率，分别在180 W，300 W，520 W下制备Cu<,3>N薄膜，运用场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计(UV-VIS)、四探针电阻仪等手段研究了功率对薄膜的形貌、电学、光学性能的影响。当功率≥180 W时薄膜有良好的结晶并且沿(100)面择优生长；改变靶基距，分别在24mm，31.9mm，40mm，48.4mm，55mm下制备Cu<,3>N薄膜，研究了不同靶基距下薄膜的形貌、电学和光学性能的变化。当靶基距≤48mm时，结晶很好。 2．掺杂的Cu<,3>N薄膜的制备与性能研究同样为射频磁控反应溅射法，采用将被掺金属均匀粘贴在紫铜靶表面、或者将金属颗粒均匀镶嵌在紫铜靶表面等方法，通过改变溅射气氛、气体流量、衬底温度等实验参数制备了一系列Ti、Ni、Sn元素掺杂的Cu<,3>N薄膜。通过各种表征手段研究分析了三种元素的掺杂对Cu<,3>N薄膜的形貌、晶格常数、电学、光学性能的影响。分析发现，Ti元素的掺杂对Cu<,3>N薄膜的各性能并未有大的影响；而Ni、Sn元素的掺杂均使Cu<,3>N薄膜由未掺杂时的绝缘体变为了半导体，且光学能隙变小。 3．PLT薄膜的制备采用Sol-Gel法以及旋涂法在ITO/玻璃衬底上比较低的温度下(600℃)成功地制备了钙钛矿结构的(Pb<,1-x>La<,x>)Ti<,1-x/4>O<,3>(x=0.09)纳米薄膜，晶粒尺寸在30nm左右，表面无裂纹。在薄膜中金属离子是以与C-O键结合的形式存在的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1薄膜材料的概述

1.2薄膜材料的特征

1.3薄膜的制备方法

1.3.1物理气相沉积法

1.3.2化学气相沉积法

1.3.3等离子体增强化学气相沉积法

1.3.4溶胶-凝胶法

1.4薄膜的应用

1.5光存储材料

1.5.1光存储材料的发展概况

1.5.2本世纪光数字存储展望

1.6铁电材料

1.7选题依据与主要研究内容

1.7.1选题依据

1.7.2主要研究内容

参考文献：

第二章射频反应磁控溅射及溶胶-凝胶法原理

2.1射频反应磁控溅射法原理

2.1.1射频溅射原理

2.1.2磁控溅射原理

2.1.3反应溅射原理

2.2溅射成膜的特征

2.2.1溅射镀膜的特点

2.2.2溅射镀膜的成膜机理

2.2.4溅射膜的成分与结构

2.3溶胶-凝胶法成膜的原理

2.3.1溶胶—凝胶法的基本原理

2.3.2溶胶—凝胶的工艺过程

2.3.3溶胶—凝胶的特点

参考文献：

第三章Cu3N薄膜及其研究现状

3.1引言

3.2 Cu3N的晶体结构

3.3 Cu3N薄膜的性质

3.3.1 Cu3N薄膜的电学性质

3.3.2 Cu3N薄膜的光学性能

3.3.3 Cu3N薄膜的热稳定性

3.3.4 Cu3N的硬度和耐腐蚀性

3.4氮化铜薄膜的应用前景

3.4.1一次性光记录

3.4.2微电子工业上的应用

3.4.3其它应用

参考文献：

第四章Cu3N薄膜的制备及性能研究表征

4.1射频磁控溅射试验设备

4.2样品的表征手段

4.3不加热衬底上沉积Cu3N薄膜及研究

4.3.1不同溅射气氛

4.3.2不同溅射功率

4.3.3不同靶基距

4.4 Cu3N薄膜的掺杂及其研究

4.4.1 Ti元素掺杂的Cu3N薄膜

4.4.2 Ni元素掺杂的Cu3N薄膜

4.4.3 Sn元素掺杂的Cu3N薄膜

4.5本章小结

参考文献：

第五章PLT薄膜的制备及初步研究

5.1引言

5.2晶体结构

5.3 PLT的性质及应用

5.3 PLT薄膜的制备及性质初步研究

5.3.1 PLT溶胶的制备

5.3.2 PLT薄膜及PLT粉体的制备

5.4表征方法及结果讨论

5.4.1表征方法

5.4.2结果讨论

5.5本章小结

参考文献

第六章总结与展望

致谢

攻读硕士期间发表论文