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纳米尺度铁电电畴结构及其运动的扫描力显微镜研究

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纳米尺度铁电电畴结构及其运动的扫描力显微镜研究

作者：曾慧中电子科技大学

学位级别：硕士

本论文采用压电响应扫描力显微镜(Piezoresponse-SFM,PFM)研究纳米尺度下铁电薄膜和纳米岛的电畴结构及其运动规律。研究内容包括PFM 实验仪器的优化、纳米电畴结构的重现和电畴运动过程的实时原位观测。从研究手段上,实现了电畴观测的5... 详细信息

本论文采用压电响应扫描力显微镜(Piezoresponse-SFM,PFM)研究纳米尺度下铁电薄膜和纳米岛的电畴结构及其运动规律。研究内容包括PFM 实验仪器的优化、纳米电畴结构的重现和电畴运动过程的实时原位观测。从研究手段上,实现了电畴观测的5nm 分辨率并发展了电畴运动过程的实时观测方法。进而,利用高分辨PFM 研究了铁电薄膜的电畴结构和电畴运动机制。发现薄膜中晶粒的结晶取向、晶粒大小和晶粒边界条件直接影响其电畴的形态复杂程度。薄膜中复杂畴态的存在,很容易形成直接相接的正交a-a 畴壁。这些畴壁的移动能力因畴壁界面电荷的存在而被增强,并带来薄膜局域压电性能的提升。对铁电纳米岛中电畴结构的研究则发现其电畴结构的尺度效应完全不同于薄膜。铁电纳米岛的“单畴-多畴”临界转变尺寸小于40 nm,而薄膜的临界尺寸是150 nm。而且,纳米岛中非均匀应力场的存在使得其电畴结构出现介稳态电畴结构,即非对称畴和弯曲畴壁。应力场不但影响这低维铁电体系中的电畴静态结构,而且影响着电畴在电场中的运动。利用多层薄膜结构改变基片对铁电薄膜的应力钳制作用后,薄膜中90°畴壁的移动率有显著提高,并且出现了独特的a-a 畴面内90°旋转。a-a 畴面内反转过程中借助纳米针形45°畴核的中介作用巧妙避免了大量应力的产生。这些研究结果有助于对纳米尺度下铁电电畴行为及其本质的进一步了解,以及高性能铁电器件的开发和利用。同时,还表明非均匀应力场在低维铁电体系中的作用是未来一个特别值得注意的研究方向。

关键词：扫描力显微镜压电系数铁电薄膜铁电器件铁电材料畴壁能压电性能结晶取向结构缺陷退极化场

六种基本模型下我国黄金期货套期保值比率的比较研究

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六种基本模型下我国黄金期货套期保值比率的比较研究

作者：曾慧中山东大学

学位级别：硕士

黄金稀少而珍贵,且具有优良的物理性质和化学性质,被广泛应用于社会生产、生活中。在布雷顿森林体系崩溃以前,黄金都被人们视为货币的等价物。虽然现在退出了流通领域,仍然被当作良好的保值增值的工具。而且随着科技的进步和世界经济一... 详细信息

黄金稀少而珍贵,且具有优良的物理性质和化学性质,被广泛应用于社会生产、生活中。在布雷顿森林体系崩溃以前,黄金都被人们视为货币的等价物。虽然现在退出了流通领域,仍然被当作良好的保值增值的工具。而且随着科技的进步和世界经济一体化的发展,黄金作为被全世界广泛认可的金融资产之一,需求量日益增大。黄金的生产经营者和消费者,在进行黄金交易时都不可避免地受到其价格波动的影响。如何锁定交易过程中黄金价格波动的风险,避免不必要损失就成为了摆在黄金交易者面前的一大难题。2008年1月9日黄金期货在上海期货交易所的上市,为黄金的生产经营者提供了一个锁定价格风险的途径—套期保值。套期保值是在期货市场买进或卖出与现货市场交易品种相似、数量相近的期货合约,在合约到期后通过期货合约的对冲来规避现货市场价格波动的风险。而套期保值过程的核心指标,即套期保值比率的确定就显得尤为重要。估计套期保值比率的方法有多种,最早要追溯到1960年Johnson提出的风险最小法,接着有学者提出了效用最大化法。随后,针对如何估计最优套期保值比率这一课题众多学者展开了广泛而深入的研究,分别提出了OLS模型、ECM模型、GARCH模型、ECM-GARCH模型及EGARCH等模型试图寻找拟合效果最好的最优套期保值比率,每个复杂模型的提出都是前一个模型的升华,为了使模型更贴近实际经济情况。由于各学者研究的期货品种不同、所取样本的时间段不同以及当时宏观经济环境的差异,众学者对哪个模型的估计效果最好各执一词。我国学者史晋川＆陈向明(2006)、刘列励＆黄鹏(2006)等运用OLS、ECM和B-GARCH等模型对期货套期保值理论和绩效进行研究,发现BGARGH模型的套期保值效果比ECM模型更好。而彭红枫(2009),通过对中国大豆期货市场用OLS、B-ECM、VAR B-GARCH、ECM-BGARCH五种统计模型进行对比研究后,发现OLS估计出的套保效果是最优的,而最复杂的BGARCH模型则效果最差。因为很难确定投资者风险偏好的系数,而这又是用效用最大法进行估计所必须的,因此本文主要从风险最小化这一角度切入,试图确定当前我国黄金期货的最优套期保值比率。本文主要分为五章。第一章绪论,详细介绍了黄金期货套期保值的研究背景,研究目的和研究意义,以时间轴为序对国内外学者在套期保值方面的研究成果进行了梳理和总结,并在此基础上提出了本文的研究思路和研究内容。第二章主要介绍了期货的发展历史以及黄金期货合约及其交易规则,此外详细论述了套期保值三个重要理论理论的发展过程,引入套期保值中很重要的基差概念及其应用,接着详细介绍了套期保值比率的两种计算方法—风险最小法和效用最大法。风险最小法的计算公式为效用最大法的计算公式为其中λ代表套期保值者的风险偏好。第三章主要是套期保值常用模型及其适用条件的理论介绍,主要有OLS模型(普通最小二乘模型)、ECM模型(误差修正模型)、ECM-GARCH模型、GARCH模型、EGARCH模型及二元GARCH模型。另外对时间序列中经常用到的协整理论进行了详细的阐述。第四章是实证分析,截取了2012年2月1日到2013年2月1日一年间上海期货交易所的黄金期货以及上海黄金交易所的黄金现货的日收盘价做为研究样本,首先运用OLS模型估计其套期保值比率,发现模型残差存在自回归条件异方差性。基于此,分别对数据的平稳性和协整性进行检验,通过协整检验后,对修正的数据依次建立了ECM(误差修正模型),GARCH,ECM-GARCH,EGARCH模型,得出各个模型下估计的套期保值比率。接着对黄金期货和现货价格的一阶差分序列建立GARCH模型,利用套期保值比率的计算公式H=ρ(σs)/(σf)模拟出黄金期货动态套期保值序列,得到了随着现货头寸不断调整期货合约头寸条件下黄金期货套期保值比率的平均值,最后对上述六种基本模型的套期保值效果进行了比较分析。第五章,套期保值绩效衡量及本文结论。本章采用1979年埃德林顿(Ederington)的方法来衡量套期保值绩效,核心在于计算相比于不进行套期保值,进行套期保值后投资组合风险下降的程度,这里用He来表示(其中He=(Var(Ut)-Var(wt))/Var(Wt)),He的值越大,说明对应模型的套保效果越好。研究结果表明,进行套期保值后,六种基本模型均能有效降低投资组合的风险。且OLS模型的套期保值成本最低,效率却最高,但是考虑到OLS模型的假定(残差序列同方差、服从正态分布且不存在序列相关性),对于黄金期货和现货价格序列一般来说难以达到。而GARCH族模型则综合考虑了时间序列数据的自相关性和异方差性,且EGARCH模型的套期保值成本仅次于OLS模型,且套期保值绩效较高。因此,本文认为,对我国黄金期货而言,动态的EGARCH模型的套期保值效果最好。然而,

关键词：黄金期货套期保值套期保值模型 EGARCH模型

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PZT薄膜晶化过程的相变及铁电畴监测

硅酸盐学报 2004年第12期32卷 1500-1504页

作者：黄文张鹰蒋书文曾慧中魏贤华李言荣电子科技大学微电子与固体电子学院成都610054

采用射频磁控溅射法，在室温Pt／Ti／SiO_2／Si上制备了非晶态Pb(Zr_(0.48)Ti_(0.52))O_3(PZT)薄膜，经不同温度，相同保温时间快速退火处理使其转化为多晶PZT薄膜。用XRD，AFM测定了PZT薄膜的相组分与表面结构，并利用压电响应力显微镜... 详细信息

采用射频磁控溅射法，在室温Pt／Ti／SiO_2／Si上制备了非晶态Pb(Zr_(0.48)Ti_(0.52))O_3(PZT)薄膜，经不同温度，相同保温时间快速退火处理使其转化为多晶PZT薄膜。用XRD，AFM测定了PZT薄膜的相组分与表面结构，并利用压电响应力显微镜(piezoresponse force microsco-py，PFM)观察了初始晶化和高度晶化样品自发极化形成的铁电畴。结果表明：PZT薄膜晶化发生在550℃，PFM可观察到自发形成的圆形铁电畴。650℃处理的样品晶化最充分并呈现出(111)择优取向，用PFM观察到该样品形成具有强烈压电信号的电畴。由此分别算得铁电相占薄膜总体积的(7.8±0.2)％和(97.3±0.2)％。PFM结合XRD，AFM的运用为寻求铁电薄膜晶化机理提供了新的途径。

关键词：锆钛酸铅薄膜快速热处理结晶相变铁电畴

磁力显微镜磁畴成像中形貌影响的实验观察和模拟

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磁力显微镜磁畴成像中形貌影响的实验观察和模拟

不同晶化工艺对非晶PZT纳米薄膜形核取向生长机理的影响

2003年纳米和表面科学与技术全国会议

作者：曾慧中包生祥王志红李言荣电子科技大学材料分析中心

磁力显微镜(MFM)自问世起,便成为研究磁性体磁畴结构的有力工具。研究表明磁力显微镜的横向分辨率制约于磁性针尖半径、针尖抬举高度以及样品表面平整度。为了减少样品表面起伏对磁畴结构成像的影响,通常采用抬举模式,以获取明暗对比的...

磁力显微镜(MFM)自问世起,便成为研究磁性体磁畴结构的有力工具。研究表明磁力显微镜的横向分辨率制约于磁性针尖半径、针尖抬举高度以及样品表面平整度。为了减少样品表面起伏对磁畴结构成像的影响,通常采用抬举模式,以获取明暗对比的磁畴像。本工作在软磁薄膜的MFM分析中,观察到形貌像中凸起部分也可以在磁畴像

关键词：

来源： cnki会议评论

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物理学报 2005年第3期54卷 1334-1340页

作者：黄文曾慧中张鹰蒋书文魏贤华李言荣电子科技大学微电子与固体电子学院成都610054

射频磁控溅射法室温下在Pt Ti SiO2 Si上制备非晶Pb(Zr0 4 8Ti0 52 )O3薄膜 ,非晶PZT薄膜分别经常规炉退火(CFA)处理和快速热退火 (RTA)处理晶化为 (10 0 ) ,(111)不同择优取向的多晶薄膜 .采用x射线衍射测定了薄膜相组分、择优取向... 详细信息

射频磁控溅射法室温下在Pt Ti SiO2 Si上制备非晶Pb(Zr0 4 8Ti0 52 )O3薄膜 ,非晶PZT薄膜分别经常规炉退火(CFA)处理和快速热退火 (RTA)处理晶化为 (10 0 ) ,(111)不同择优取向的多晶薄膜 .采用x射线衍射测定了薄膜相组分、择优取向度 ;用原子力显微镜和压电响应力显微镜观察了薄膜表面形貌 ,以及对应区域由自发极化形成的铁电畴像 ,观察了不同取向薄膜的电畴分布特征 .结果表明 ,RTA晶化过程钙钛矿结构PZT结晶主要以PZT Pt界面处的PtPb化合物为成核点异质形核并类似外延的结晶生长 ,沿界面结晶速率远大于垂直膜面结晶速率 ,而CFA晶化样品成核发生在膜内杂质缺陷处 ,以同质成核为主 .不同的成核机理导致了不同晶面择优取向生长 .

关键词：类似射频磁控溅射法薄膜取向生长成核机理 RTA 铁电畴择优取向晶化化工

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扫描探针显微镜在纳米材料表征中的应用

现代科学仪器 2003年第2期 32-33页

作者：包生祥王志红李红霞曾慧中戴林杉陈琨电子科技大学纳米技术中心电子科技大学纳米技术中心成都610054

报道了扫描探针显微镜在纳米电子薄膜材料的形貌、晶界、晶粒形状与尺度、表面粗糙度和剖面分析中的具体应用实例 ,以及纳米磁性薄膜中的微磁畴、铁电材料的微电畴和半导体PN区像等电磁特殊性的可视分析应用

关键词：扫描探针显微镜纳米材料微结构性能表征

Ar^+轰击SrTiO_3表面的持续光电导现象

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电子元件与材料 2018年第4期37卷 22-28页

作者：何鹏幸代鹏周瑶何月曾慧中电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室四川成都611731

持续光电导现象在光电器件中有着潜在的应用。采用亚禁带光激发手段研究了SrTiO_3表面的持续光电导效应。Ar+轰击后的SrTiO_3单晶可以形成具有光电效应的表面导电层。在温度80 K至300 K范围内,饱和光电导与激光功率强度之间呈现幂律规律... 详细信息

持续光电导现象在光电器件中有着潜在的应用。采用亚禁带光激发手段研究了SrTiO_3表面的持续光电导效应。Ar+轰击后的SrTiO_3单晶可以形成具有光电效应的表面导电层。在温度80 K至300 K范围内,饱和光电导与激光功率强度之间呈现幂律规律,表现出带间陷阱复合的特征。激光辐照中止后,持续光电导的衰减时间达到1000 s以上。光电流的衰减符合扩展指数律,弥散参数β维持在0.2左右,基本不随温度改变,而特征时间τ随温度升高从49.6 s增加到2706 s;在低温区(80~150 K)的载流子复合势垒是7.1 meV,而在室温附近(150~300K)的载流子复合势垒增加到95 meV。这些特征表明Ar^+轰击SrTiO_3表面的光电导在衰减过程符合随机局部势能涨落模型,在低温时由浅能级陷阱的复合占主导,而在室温时则由深能级陷阱的复合占主导。

关键词：钛酸锶亚禁带持续光电导扩展指数型衰减弛豫时间随机局部势能涨落

Ar^+轰击SrTiO_3表面缺陷的模拟计算方法研究

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电子元件与材料 2018年第11期37卷 51-54,60页

作者：王放曾慧中张万里电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室四川成都611731

SrTiO_3的电学性质严重依赖于氧空位浓度。采用Ar^+轰击SrTiO_3能使其表面产生氧空位。本文提出了一种基于蒙特卡罗模拟辅助控制离子注入时间的方法,利用SRIM程序模拟Ar^+注入Sr TiO_3,分析了氧空位的分布情况,再通过迭代计算研究氧空... 详细信息

SrTiO_3的电学性质严重依赖于氧空位浓度。采用Ar^+轰击SrTiO_3能使其表面产生氧空位。本文提出了一种基于蒙特卡罗模拟辅助控制离子注入时间的方法,利用SRIM程序模拟Ar^+注入Sr TiO_3,分析了氧空位的分布情况,再通过迭代计算研究氧空位浓度随时间的变化趋势。通过此算法得出时间与非晶化层的关系,从而辅助实验上控制离子注入的时间。

关键词：蒙特卡罗模拟 SRIM程序计算钛酸锶氧空位非晶层

导电SrTiO_3上脉冲激光沉积非晶HfO_2薄膜的漏电机理分析

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电子元件与材料 2018年第8期37卷 30-35页

作者：周瑶何鹏幸代鹏曾慧中张万里电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室四川成都611731

利用脉冲激光沉积技术在Sr Ti O_3表面导电层上方制备非晶Hf O_2栅介质薄膜,通过磁控溅射技术在非晶Hf O_2栅介质薄膜上方制备直径为100μm的圆形Pt电极,研究了变温条件下Pt/Hf O_2/Sr Ti O_3的漏电流I-V特性,分析了非晶Hf O_2栅介质层... 详细信息

利用脉冲激光沉积技术在Sr Ti O_3表面导电层上方制备非晶Hf O_2栅介质薄膜,通过磁控溅射技术在非晶Hf O_2栅介质薄膜上方制备直径为100μm的圆形Pt电极,研究了变温条件下Pt/Hf O_2/Sr Ti O_3的漏电流I-V特性,分析了非晶Hf O_2栅介质层的漏电机制,如空间电荷限制电流机制、Fowler-Nordheim导电机制、Pool-Frenkel发射机制、肖特基发射机制。研究结果表明在低压段(0.5 V)为Pool-Frenkel发射机制。

关键词：脉冲激光沉积非晶薄膜 SrTiO3表面导电层 HfO2栅介质 I-V特性漏电机制