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BiFeO3/CoFe2O4复合薄膜磁光电及其耦合性能研究

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BiFeO3/CoFe2O4复合薄膜磁光电及其耦合性能研究

作者：曾志欣重庆科技学院

学位级别：硕士

石油不仅是一种极其重要的战略资源,还与人们的日常生活密不可分。而石油勘探与开采通常在野外或荒漠,这就导致其作业设备取电难的问题。具有磁电耦合效应的多铁性材料能够将环境中微弱能量（如机械振动、生物运动、电磁波等）收集转换... 详细信息

石油不仅是一种极其重要的战略资源,还与人们的日常生活密不可分。而石油勘探与开采通常在野外或荒漠,这就导致其作业设备取电难的问题。具有磁电耦合效应的多铁性材料能够将环境中微弱能量（如机械振动、生物运动、电磁波等）收集转换为可以利用的电能,将有望解决这一问题。多铁材料有单相多铁材料和复合多铁材料,相较于单相多铁材料,复合多铁材料由于更易实现室温下的强磁电耦合效应而备受关注。随着电子信息技术的发展,器件的小型化、轻量化及集成化对材料的要求越来越高,二维的薄膜材料已成为研究的一大热点。通过改变复合多铁性薄膜铁电相和磁性相界面间应力大小,有望实现其磁电耦合效应的突破。因此,本论文选取具有较强光致伸缩效应且铁电性能较优的铁酸铋（Bi Fe O,BFO）作为铁电层,具有良好磁致伸缩效应的铁酸钴（Co FeO,CFO）作为磁性层以构筑磁电复合薄膜,研究了复合薄膜中铁电相与磁性相的退火工艺、组成、膜厚等对其结构和性能的影响。（1）BFO/CFO薄膜退火工艺研究由于BFO薄膜中Bi元素的挥发以及薄膜中氧空位等引起的缺陷将影响到薄膜的结构及性能。本论文研究了快速退火与慢速退火制度对薄膜结构和性能的影响,同时通过改变退火气氛来调控薄膜中的氧空位浓度。结果表明,快速退火制度下,由于升温速度过快,薄膜内部残余应力较多,虽然可以使薄膜快速晶化,但薄膜晶粒不能充分生长,致密性较差,导致其性能较差。而慢速退火制度中,升温速度较慢,薄膜晶粒可以在形核后继续长大,晶化程度较高,结构致密,表现出较好的磁光电性能。同时发现,在外加光场的作用下,可以增强BFO/CFO薄膜的磁电耦合效应。此外,通过改变薄膜退火气氛能够有效的降低薄膜内部氧空位的生成,提高薄膜的致密度,使其磁光电及其耦合性能得到有效提升。（2）BFO/CFO薄膜磁光电及耦合性能的组成调控研究通过改变BFO层与CFO层的沉积层数比,制备系列不同组成BFO/CFO薄膜。研究不同组成对BFO/CFO薄膜的磁光电及耦合性能调控规律。结果表明,随着复合薄膜中BFO组成的增加,BFO层与层之间也出现了界面;薄膜的介电常数随BFO含量的增大而逐渐减小;复合薄膜的光电转换效率随BFO含量的增加而先增大后减小,在组成为4BFO/6CFO时复合薄膜的光电转换效率最大;而随着CFO含量的增加,薄膜的剩余磁化强度与饱和磁化强度均逐渐增大;当薄膜组成为4BFO/6CFO与3BFO/7CFO时,复合薄膜的漏电流增大导致其铁电性能变差。复合薄膜的磁介电响应及在光场作用下的磁介电响应随BFO含量的增加呈先增大后减小的趋势,当组成为5BFO/5CFO时,复合薄膜的磁介电系数及光照作用下的磁介电系数最大,分别为2.21与3.88。进一步研究了薄膜铁电性能随外场作用的变化,发现在组成为5BFO/5CFO时,在光照作用下薄膜磁电耦合系数得到大幅提升,达到115%。（3）BFO/CFO薄膜磁光电及耦合性能的膜厚调控研究薄膜的厚度是影响薄膜结构与性能的主要因素之一。在对BFO/CFO薄膜组成调控时我们发现,相较于BFO层,CFO层表现出更好的致密性。所以在本章研究了不同CFO层层膜厚对复合薄膜微结构及其性能的影响。结果表明,当CFO层膜厚达到380 nm以上时,出现了FeO杂相;介电常数与最大光电转换效率随CFO层膜厚的增加先增大后减小;随着CFO层厚度的增大,薄膜的剩余极化强度有一定的提升,但当CFO层厚度为420 nm以上时,薄膜的电滞回线受漏电流影响出现“低头”现象;当CFO层厚度为340 nm时,复合薄膜的磁介电系数最大,为2.23;当CFO层厚度为380 nm时,复合薄膜在光照作用下的磁介电系数提升最大,为2.01。同时,进一步研究了薄膜铁电性能随外场作用的变化,发现在CFO厚度为340 nm时,薄膜在光照作用下其磁电耦合系数提升最大,达到110%。

关键词：多铁性复合薄膜溶胶-凝胶法磁性能光伏性能电性能磁电耦合效应

初中数学教学在创新能力培养中存在的问题及应对策略

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课程教育研究 2016年第21期 100-101页

作者：曾志欣福建省南安国光初级中学

对于当下的中国初中数学教学来说,广大师生必须清醒的认识到这样一种理念:数学不再单纯地被作为运算工具,而是已经慢慢演变成一种新的思维、一种知识库。因此数学教学也不应该再固守传统,应该做到与时俱进,充分利用好现代网络信息技术... 详细信息

对于当下的中国初中数学教学来说,广大师生必须清醒的认识到这样一种理念:数学不再单纯地被作为运算工具,而是已经慢慢演变成一种新的思维、一种知识库。因此数学教学也不应该再固守传统,应该做到与时俱进,充分利用好现代网络信息技术调动起学生的积极性,教师要学会利用全新的现代化教学手段迎接全新的挑战。

关键词：新思维学习兴趣现代化教学手段教学方法

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烧结温度对钛酸钡/铁酸钴陶瓷性能影响

中国陶瓷 2020年第2期56卷 52-57页

作者：曾志欣徐瑞成班旭光秦晓凤邓小玲高荣礼重庆科技学院冶金与材料工程学院重庆401331

铁电/铁磁复合材料由于其铁电相与铁磁相之间存在相互耦合作用,在存储器,传感器,换能器等方面具有广阔的应用前景。本文采用水热法制备了钛酸钡/铁酸钴陶瓷,研究了烧结温度对陶瓷晶体结构、表面形貌、电性能、磁性能以及磁电耦合性能的... 详细信息

铁电/铁磁复合材料由于其铁电相与铁磁相之间存在相互耦合作用,在存储器,传感器,换能器等方面具有广阔的应用前景。本文采用水热法制备了钛酸钡/铁酸钴陶瓷,研究了烧结温度对陶瓷晶体结构、表面形貌、电性能、磁性能以及磁电耦合性能的影响。结果表明:陶瓷主晶相为钛酸钡和铁酸钴,无其他杂相,且结晶度较好;陶瓷表面较为平整、孔洞较少,晶粒分布均匀,平均晶粒尺寸约为1.2μm;烧结温度为1200℃时,剩余极化强度最大,为11.83μC/cm^2,烧结温度为1300℃时,剩余极化强度最小,仅为049μC/cm^2;烧结温度为1250℃时,漏电流密度比其它样品小两个数量级;烧结温度为1250℃的陶瓷具有最大的介电常数和最小的损耗;烧结温度为1200℃时陶瓷的剩余磁化强度最小,为6.03 emu/g,烧结温度为1300℃时所得陶瓷的剩余磁化强度最大,为37.64 emu/g,且在外场(2mT)作用下剩余极化强度的相对变化量最大(34.69%),表现出一定的磁电耦合特性。

关键词：钛酸钡/铁酸钴陶瓷铁电性磁性能磁电耦合效应

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晶粒尺寸对铁酸铋薄膜性能调控研究进展

电子元件与材料 2017年第8期36卷 1-8页

作者：王巍曾志欣邓小玲高荣礼重庆科技学院冶金与材料工程学院重庆401331 纳微复合材料与器件重庆市重点实验室重庆401331

铁酸铋是目前唯一在室温下同时具有铁电性和反铁磁性的单相多铁性材料,因其具有丰富的物理性质以及广阔的应用前景备受关注。虽然理论上其具有较大的剩余极化强度、相对较小的带隙宽度以及较大的光吸收系数,然而,因受到尺寸效应等因素... 详细信息

铁酸铋是目前唯一在室温下同时具有铁电性和反铁磁性的单相多铁性材料,因其具有丰富的物理性质以及广阔的应用前景备受关注。虽然理论上其具有较大的剩余极化强度、相对较小的带隙宽度以及较大的光吸收系数,然而,因受到尺寸效应等因素的影响,难以制备出性能良好的铁酸铋材料。因此,欲提高铁酸铋材料的性能并使之获得实际应用,研究晶粒尺寸对BFO薄膜性能的影响极其重要。晶粒尺寸对BFO薄膜性能(如铁电性、介电性、漏电性、光学性能和磁性能等)的影响规律目前还未有统一的定论。鉴于此,本文将近几年来国内外关于晶粒尺寸对铁酸铋薄膜性能调控方面的研究进行了归纳总结,并且提出了现阶段研究存在的主要问题。

关键词：多铁性材料铁酸铋薄膜综述晶粒尺寸性能进展

海底热液硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成的关系及其地质意义

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第1期54卷 1-19页

作者：曾志刚中国科学院海洋研究所/中国科学院海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 崂山实验室海洋矿产资源功能实验室山东青岛266061 中国科学院大学海洋学院山东青岛266400

海底热液硫化物的同位素组成不仅可以示踪其来源,也记录了流体及其沉淀过程。本文分析了全球海底热液硫化物的金属(铅、铼、锇、铁、铜、锌)、非金属(硫)及其流体包裹体中的稀有气体同位素组成,探讨了硫化物中金属、非金属和稀有气体同... 详细信息

海底热液硫化物的同位素组成不仅可以示踪其来源,也记录了流体及其沉淀过程。本文分析了全球海底热液硫化物的金属(铅、铼、锇、铁、铜、锌)、非金属(硫)及其流体包裹体中的稀有气体同位素组成,探讨了硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成之间的关系。结果表明:海底热液硫化物中的硫同位素组成与锇、铁同位素组成之间,铁同位素组成与铅和氦同位素组成之间,存在负相关性;其锇同位素组成与铁同位素组成之间,氙同位素组成与铅、锇同位素组成之间,则存在正相关性。在岩浆去气注入流体阶段形成的硫化物,具δ^(34)S_(VCDT)值较低(约0‰),^(3)He/^(4)He(>8 Ra)、^(40)Ar/^(36)Ar(>300)和^(129)Xe/^(132)Xe(>0.99)值较高的特点。在流体-岩石相互作用阶段,随着岩石中含铅矿物的不断溶解,即流体-岩石相互作用程度的增加,流体中沉淀的黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿的铅质量分数增加,伴随^(206)Pb/^(204)Pb值轻微的减小。在流体-海水混合阶段,海水影响的加剧可使硫化物中的锇质量分数(约0×10^(-9))急剧降低,δ^(57)Fe值(1)明显增大;随着流体-海水混合作用的增强,硫化物中黄铁矿的δ^(34)S_(VCDT)值将随着其流体包裹体中^(3)He/^(4)He、^(40)Ar/^(36)Ar、^(129)Xe/^(132)Xe值轻微降低而升高,而其^(3)He/^(4)He值随着其^(130)Xe/^(132)Xe值的降低而降低。以上表明,通过综合分析海底硫化物中金属、非金属和稀有气体的同位素组成和其质量分数,并讨论它们之间的关系,可以揭示岩浆去气、流体-岩石相互作用和流体-海水混合对海底热液循环的影响,进而了解硫化物沉淀过程中流体-岩石相互作用和流体-海水混合的程度。

关键词：金属、非金属和稀有气体同位素同位素组成之间的关系海底热液硫化物

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铁酸铋光伏效应调控研究进展

中国陶瓷 2022年第2期58卷 1-6页

作者：何继壮李佳桦幸书林程丽何云飞曾志欣吉聪符春林重庆科技学院冶金与材料工程学院

太阳能是一种分布广泛、清洁无污的可再生能源,其最常见的利用方式是光电转换。而铁电材料具有稳定性好、成本低、理论转换效率高等优点有望成为下一代太阳能光伏电池的备选材料;其中铁酸铋因具有带隙小、极化强度大的特点而备受青睐。... 详细信息

太阳能是一种分布广泛、清洁无污的可再生能源,其最常见的利用方式是光电转换。而铁电材料具有稳定性好、成本低、理论转换效率高等优点有望成为下一代太阳能光伏电池的备选材料;其中铁酸铋因具有带隙小、极化强度大的特点而备受青睐。从组成调控、界面调控和一维化三个角度综述了近年来在铁酸铋光伏效应调控方面开展的研究工作。

关键词：铁酸铋铁电光伏界面一维化

超快极紫外光源产生及其在半导体检测中的应用（特邀）

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光学学报 2024年第17期 127-141页

作者：曾志男张江实验室

近些年，随着光刻技术进入极紫外光刻，相关的技术研究对极紫外光源的需求大幅度增长。基于高次谐波的超快极紫外光源成为一种重要的极紫外光刻技术研究工具，同时基于这种超快极紫外光源在光刻和半导体检测中的应用研究也在快速发展。... 详细信息

近些年，随着光刻技术进入极紫外光刻，相关的技术研究对极紫外光源的需求大幅度增长。基于高次谐波的超快极紫外光源成为一种重要的极紫外光刻技术研究工具，同时基于这种超快极紫外光源在光刻和半导体检测中的应用研究也在快速发展。回顾了近些年高重复频率高亮度的高次谐波超快极紫外光源的发展以及其在极紫外光刻和半导体检测方面的一些应用。随着高重复频率激光技术的发展，高次谐波方法已可以在极紫外波段产生功率高达12.9 mW的单次谐波，大大拓展了其应用范围。由于高次谐波具有很高的亮度、超宽的光谱和非常好的相干性，目前在相干衍射成像、相干散射成像等方面具有广泛的应用前景，比如在掩模检测中可观测到最小达到2 nm的线缺陷，有望实现晶体管的三维（3D）纳米尺寸量测等。

关键词：超快光学极紫外光源成像检测半导体

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基于图像去模糊算法的缺陷检测信号增强方法

中国激光 2024年

作者：王强曾志男上海大学微电子学院中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室张江实验室

极紫外（EUV）光刻是目前最先进的光刻技术，但是曝光过程中掩模上极小的缺陷也会导致晶圆上的关键尺寸（CD）发生很大变化，因此保证极紫外光刻良品率必须具备对掩模上的极小缺陷进行检测和修复的能力。目前的一些缺陷检测方法受实验... 详细信息

极紫外（EUV）光刻是目前最先进的光刻技术，但是曝光过程中掩模上极小的缺陷也会导致晶圆上的关键尺寸（CD）发生很大变化，因此保证极紫外光刻良品率必须具备对掩模上的极小缺陷进行检测和修复的能力。目前的一些缺陷检测方法受实验硬件条件所限，对缺陷的检测能力有限。本文研究将一种二值图像去模糊算法应用于EUV掩模缺陷检测，以提高掩模缺陷检测系统的分辨能力。本文对4纳米的断线缺陷、10纳米的方形针孔缺陷和大小为50纳米、中心相位为π/2的相位缺陷进行仿真，经过去模糊处理后三种缺陷信号对比度分别提高了52.03%、64.89%和44.96%，同时还对不同系统噪声、缺陷不同位置和不同光斑尺寸下的信号增强效果进行分析，发现去模糊算法可以增强缺陷信号，提高掩模缺陷检测系统检测能力。

关键词：极紫外光刻掩模缺陷检测图像去模糊信号增强

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基于宽带高次谐波的掩模版缺陷检测

光子学报 2024年

作者：李滢潇曾志男中国科学院上海光学精密机械研究所强场光学国家重点实验室中国科学院大学材料科学与光电子工程中心张江实验室

使用严格的时域有限差分法研究高次谐波光源的检测能力，探索不同波长光源的检测潜力。在综合考虑散射光效率和入射光光强的前提下，与光化波长检测相比，较长波长的光源如38 nm对直径小于10 nm的表面缺陷具有更好的检测能力。此外，38... 详细信息

使用严格的时域有限差分法研究高次谐波光源的检测能力，探索不同波长光源的检测潜力。在综合考虑散射光效率和入射光光强的前提下，与光化波长检测相比，较长波长的光源如38 nm对直径小于10 nm的表面缺陷具有更好的检测能力。此外，38 nm波长光源对极紫外掩模版具有较好的穿透能力，可用于相位缺陷的检测。特别是对于具有特定高度和宽度的缺陷，如高度为7～20 nm，宽度为20～80 nm的浅层缺陷，38 nm波长光源具有较为可观的检测能力。该研究可为掩模版缺陷检测装置检测能力的提升提供指导。

关键词：高次谐波极紫外光刻暗场成像缺陷检测有限时域差分法