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la0.9sr0.1coo3薄膜的激光感生热电电压效应及其湿敏特性研究

La0.9Sr0.1CoO3薄膜的激光感生热电电压效应及其湿敏特性研究

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作者：魏晓霏首都师范大学

学位级别：硕士

锶掺杂的镧钴氧化物la1-xsrxcoo3是赝立方钙钛矿型(AB03)复合氧化物,它是一种高温电子、离子混合导体,具有高温超导性、巨磁阻效应等丰富的物理特性。目前,只有少数报道称la1-xsrxcoo3还具有激光感生热电电压效应(LITV)和湿敏特性。因此... 详细信息

锶掺杂的镧钴氧化物la1-xsrxcoo3是赝立方钙钛矿型(AB03)复合氧化物,它是一种高温电子、离子混合导体,具有高温超导性、巨磁阻效应等丰富的物理特性。目前,只有少数报道称la1-xsrxcoo3还具有激光感生热电电压效应(LITV)和湿敏特性。因此,对la1-xsrxcoo3的研究有利于我们探寻用途更多、更高效的材料。本文就la0.9sr0.1coo3薄膜的LITV效应和湿敏特性进行了系统研究。其主要内容和结果如下： 1、用高温固相合成法制备了锶掺杂浓度为0.1的la0.9sr0.1coo3陶瓷靶材。用XRD法对其进行表征,并与标准的la0.9sr0.1coo3的PDF(28-1229)卡片对比得出所制备的陶瓷靶材确实是la0.9sr0.1coo3。用脉冲激光沉积法(PLD)在laAlO3(100)单晶基底上制备了沿(110)面取向生长,表面致密、均匀,结晶度好的la0.9sr0.1coo3薄膜。 2、对laAlO3基底上的la0.9sr0.1coo3薄膜的LITV信号进行测量。当laAlO3基底的倾斜角度为5°时,得到的LITV信号的半高宽为45ns,上升沿为18ns,响应时间非常快,因此la0.9sr0.1coo3薄膜可以制备快响应的激光能量/功率计。而且峰值电压和照射到薄膜上的激光能量之间呈现良好的线性关系,可以制备高精度的光探测器件。当照射到薄膜上的激光能量为8.57mJ时,LITV信号的峰值电压高达3.76V,高于人们已经研究的其它掺杂比例的la1-xsrxcoo3薄膜。这表明la0.9sr0.1coo3薄膜具有很高的灵敏度,可以制备光敏探测器件。基于这些优点,la0.9sr0.1coo3薄膜制备的光探测器优于市场上现有的硅光材料、热敏陶瓷材料等制备的常规光探测器。 3、为了系统的研究不同倾斜角度对la0.9sr0.1coo3薄膜的LITV信号的影响,我们在3°、5°、10°、15°的laAlO3(100)基底上制备了la0.9sr0.1coo3薄膜。通过测量薄膜的LITV信号发现当倾斜角度为5°时,峰值电压与照射到薄膜上的激光能量呈现的线性关系最好,精度最高;当倾斜角度为15°时线性关系的斜率最大,灵敏度最好。 4、研究发现la0.9sr0.1coo3薄膜不仅具有快响应、高精度和高灵敏度的LITV效应,还表现出了电阻随湿度变化的湿敏特性。为了研究基底与la0.9sr0.1coo3薄膜的湿敏关系,引入了一个湿度敏感系数a=ΔR/(R0×ΔRH%)。通过对Al203基底、SiO2基底、laAlO3基底、Si基底和AAO模板上制备的la0.9sr0.1coo3薄膜的湿敏敏感系数α进行计算,得出A12O3基底上的la0.9sr0.1coo3薄膜的α最大,这表明其薄膜的湿敏特性最好。而且表现出了电阻随湿度的增加而增加的正特性湿敏现象。我们对其感湿机制进行了简要的研究。 5、鉴于Al2O3基底上la0.9sr0.1coo3薄膜的湿敏特性最好,我们系统的研究了其不同倾斜角度对la0.9sr0.1coo3薄膜的湿敏特性的影响,用湿度敏感系数α得出倾斜角度为10°的Al2O3基底上的la0.9sr0.1coo3薄膜的α最大,对湿度最敏感。为了进一步的研究不同后退火温度对la0.9sr0.1coo3薄膜的湿敏特性的影响,我们分别制备了不进行后退火处理以及后退火温度为400℃、500℃、600℃、800℃的la0.9sr0.1coo3薄膜。发现当不进行后退火处理以及后退火温度为400℃、500℃、600℃时,la0.9sr0.1coo3薄膜都表现出了电阻随湿度呈指数增加的正特性湿敏现象;当后退火温度为800℃时,薄膜表现出了电阻随湿度增大而减小的负特性湿敏现象。这是由于在该后退火温度下la0.9sr0.1coo3薄膜的晶格结构发生了明显的变化。Al2O3基底上la0.9sr0.1coo3薄膜的湿敏特性的系统研究,为制备湿度传感器器件奠定了基础。

关键词： la0.9sr0.1coo3 薄膜 PLD Seebeck效应 LITV 湿敏特性

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