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Ge掺杂增强Ruddlesden-Popper结构准二维Sr_(3)Sn_(2)O_(7)陶瓷杂化非本征铁电性的物理机制

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物理学报 2024年第14期73卷 246-257页

作者：肖志峰王守宇戴雅婷康新淼张振华刘卫芳天津师范大学物理与材料科学学院天津300387 天津大学理学院天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室天津300072

准二维的杂化非本征铁电体在实现强磁电耦合的单相室温多铁性方面具有很大的潜力,然而此类陶瓷样品通常有着较高的矫顽场和较低的剩余极化强度,严重阻碍了对其的研究和应用.本文成功制备了质量高且单相性较好的具有准二维结构的双层R-P(... 详细信息

准二维的杂化非本征铁电体在实现强磁电耦合的单相室温多铁性方面具有很大的潜力,然而此类陶瓷样品通常有着较高的矫顽场和较低的剩余极化强度,严重阻碍了对其的研究和应用.本文成功制备了质量高且单相性较好的具有准二维结构的双层R-P(Ruddlesden-Popper)型氧化物Sr_(3)Sn_(2–x)Ge_(x)O_(7)陶瓷样品,观察到了较高的剩余极化和与Sr_(3)Sn_(2)O_(7)单晶接近的矫顽场.微量Ge元素对B位Sn掺杂后极化强度显著增强,同时进一步降低了Sr_(3)Sn_(2)O_(7)样品的矫顽场.结合晶格动力学研究,对样品的拉曼和红外光谱进行标定,得出掺杂样品铁电性能的增强可能源于氧八面体倾侧幅度的增大和旋转幅度减小.Berry相位法和玻恩有效电荷模型进一步证实了铁电性能的增强.通过紫外可见光光度计测试得到Sr_(3)Sn_(2)O_(7)样品的光学带隙为3.91 eV,采用Becke-Johnson势结合局部密度近似(MBJ-LDA)所计算的结果与实验基本一致.总之,这项研究为此类杂化非本征铁电体的制备及铁电性能的调控提供了参考,有望促进铁电陶瓷在各种电容器和非易失性存储器件中的广泛应用.

关键词： Sr_(3)Sn_(2)O_(7) 杂化非本征铁电性氧八面体倾转第一性原理计算

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Ge掺杂增强R-P结构准二维SrSnO陶瓷杂化非本征铁电性的物理机制研究

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物理学报 2024年

作者：肖志峰王守宇戴雅婷康新淼张振华刘卫芳天津师范大学物理与材料科学学院天津大学理学院天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室

准二维的杂化非本征铁电体在实现强磁电耦合的单相室温多铁性方面具有很大的潜力，然而此类陶瓷样品通常有着较高的矫顽场和较低的剩余极化强度，严重阻碍了对其的研究和应用。本文成功制备了高质量且单相性较好的具有准二维的双层Ruddl... 详细信息

准二维的杂化非本征铁电体在实现强磁电耦合的单相室温多铁性方面具有很大的潜力，然而此类陶瓷样品通常有着较高的矫顽场和较低的剩余极化强度，严重阻碍了对其的研究和应用。本文成功制备了高质量且单相性较好的具有准二维的双层Ruddlesden-Popper(R-P)型氧化物Sr3Sn2-xGexO7陶瓷样品，观察到了较高的剩余极化和与Sr3Sn2O7单晶接近的矫顽场。微量Ge元素对B位Sn掺杂后极化强度显著增强，同时进一步降低了Sr3Sn2O7样品的矫顽场。结合晶格动力学研究，我们对样品的拉曼和红外光谱进行了标定，得出掺杂样品铁电性能的增强可能源于氧八面体倾侧幅度的增大和旋转幅度减小。Berry相位法和波恩有效电荷模型进一步证实了铁电性能的增强。通过紫外可见光光度计测试得到Sr3Sn2O7样品的光学带隙为3.91eV，与采用Becke-Johnson势结合局部密度近似(MBJ-LDA)所计算的结果基本一致。总之，这项研究为此类杂化非本征铁电体的制备及铁电性能的调控提供了参考，有望促进铁电陶瓷在各种电容器和非易失性存储器件中的广泛应用。

关键词： Sr Sn O 杂化非本征铁电性氧八面体倾转第一性原理计算

La掺杂BaSnO_(3)薄膜的低温电输运性质

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物理学报 2023年第22期72卷 255-261页

作者：杨健高矿红李志青天津大学理学院天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室天津300350

利用射频磁控溅射技术在MgO(001)单晶基片上沉积了一系列Ba_(0.94)La_(0.06)SnO_(3)薄膜,并对薄膜的结构和电输运性质进行了系统研究.所有薄膜均表现出简并半导体(金属)导电特性:在T>Tmin的高温区(Tmin为电阻最小值对应的温度),薄膜的... 详细信息

利用射频磁控溅射技术在MgO(001)单晶基片上沉积了一系列Ba_(0.94)La_(0.06)SnO_(3)薄膜,并对薄膜的结构和电输运性质进行了系统研究.所有薄膜均表现出简并半导体(金属)导电特性:在T>Tmin的高温区(Tmin为电阻最小值对应的温度),薄膜的电阻率随温度的升高而升高,并且与温度的平方呈线性关系.在T

关键词：透明导电氧化物金属颗粒系统电子-电子相互作用电输运性质

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TiO薄膜的制备及电输运性质

物理学报 2023年第22期72卷 262-269页

作者：蔡文博杨洋李志青天津大学理学院天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室天津300350

利用磁控溅射技术,通过改变氧分压在MgO (001)单晶基片上外延生长了一系列TiO薄膜,并对薄膜的结构、价态和电输运性质进行了系统研究. X射线衍射结果表明,所制备的薄膜具有岩盐结构,沿[001]晶向外延生长. X射线光电子能谱结果表明,薄膜... 详细信息

利用磁控溅射技术,通过改变氧分压在MgO (001)单晶基片上外延生长了一系列TiO薄膜,并对薄膜的结构、价态和电输运性质进行了系统研究. X射线衍射结果表明,所制备的薄膜具有岩盐结构,沿[001]晶向外延生长. X射线光电子能谱结果表明,薄膜中Ti元素主要以二价形式存在.所有样品均具有负的电阻温度系数,高氧分压下制备的薄膜表现出绝缘体的导电性质,低温下电阻与温度的关系遵从变程跳跃导电规律.低氧分压下制备的薄膜具有金属导电性质,并具有超导电性,超导转变温度最高可达3.05 K.所有样品均具有较高的载流子浓度,随着氧分压的降低,薄膜的载流子类型由电子主导转变为空穴主导.氧含量的降低可能加强了TiO中Ti—Ti键的作用,从而使低氧分压下制备的样品显现出与金属Ti相似的电输运性质,薄膜超导转变温度的提升可能与晶体结构或电子结构突变相关联.

关键词：钛氧化物薄膜磁控溅射电输运性质超导电性

MoS₂/MnPS₃异质结界面电荷转移特性调制研究

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传感器技术与应用 2024年第4期12卷 547-555页

作者：韩融孙士帅黄岩杨智博天津理工大学理学院天津市量子光学与智能光子学重点实验室天津

单层二维过渡金属二硫族化合物(2D-TMDCs)由于特殊的层状结构、丰富的激子种类等优异的物理性质被广泛应用于各种半导体器件的制备中。但单层2D-TMDCs由于其吸光性弱及内部激子复合率低等因素导致其在光探测器、发光器件中的表现不佳,... 详细信息

单层二维过渡金属二硫族化合物(2D-TMDCs)由于特殊的层状结构、丰富的激子种类等优异的物理性质被广泛应用于各种半导体器件的制备中。但单层2D-TMDCs由于其吸光性弱及内部激子复合率低等因素导致其在光探测器、发光器件中的表现不佳,限制了其在光电器件领域的发展。本工作将MnPS3与单层二维材料MoS2通过堆叠构成2D/2D异质结。具有明显的荧光增强现象,存在明显的界面电荷转移行为。实验结果显示随着激光功率的增大,异质结的发光峰位向短波数方向移动,主要归于温度升高,带隙收缩引起的发光峰红移。对异质结PL光谱进行洛伦兹拟合,随激光功率的增加,A−激子、A激子和B激子均逐渐红移,发光强度均增高。随着异质结中MnPS3厚度的增加,B激子比重降低,A激子增加,A−激子先增加再降低,MnPS3的厚度对异质结中的激子变化有重要的调制功能,导致其不同的发光特性。本研究中描述了2D/2D异质结的电荷转移行为和不同激子之间的动态竞争,在充分发挥各个组分的优势的情况下,对异质结构界面性质进行了多角度分析,未来可通过调节MnPS3厚度及激光功率的手段精准调控异质结光电器件的性能,为实现高性能光电器件的制备奠定基础。

关键词：异质结构二硫化钼荧光增强

电弧离子镀TiN/ZrN多层膜力学性能研究

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真空科学与技术学报 2024年第6期44卷 537-542页

作者：杨皓郭圆萌东帅黄美东天津师范大学物理与材料科学学院天津300387

采用电弧离子镀制备了调制比和总厚度一定,周期数不同的一系列TiN/ZrN多层膜,研究了周期数对多层膜力学性能的影响。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了多层膜的结构形貌,利用显微硬度计、往复摩擦试验机和多功能材料表面性能试验... 详细信息

采用电弧离子镀制备了调制比和总厚度一定,周期数不同的一系列TiN/ZrN多层膜,研究了周期数对多层膜力学性能的影响。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了多层膜的结构形貌,利用显微硬度计、往复摩擦试验机和多功能材料表面性能试验仪测试了薄膜的力学性能和摩擦学性能。结果表明,多层膜都呈现单一的面心立方结构,以柱状晶结构生长,表面致密光滑,界面效应明显,力学性能受到界面结构和择优取向的影响,当周期数为50时,TiN具有明显的(200)择优取向,多层膜的硬度达到最大值2568 Hv,多层膜的摩擦学性能受到表面形貌和硬度的影响,当周期数为40时,具有最低的摩擦系数为0.47,磨损率随着硬度的增加而减少,在50周期时的磨损率为6.9×10^(-6)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),耐磨性最佳。

关键词：电弧离子镀多层膜调制周期硬度摩擦学性能

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Ti与Ag离子顺次注入SiO_(2)合成TiO_(2)纳米结构及其光催化活性

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辐射研究与辐射工艺学报 2022年第3期40卷 37-48页

作者：杨佳慧王刚刘昌龙天津大学理学院天津300350 天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室天津300350

通过Ti离子单注入或与Ag离子顺次注入、结合后续的N;气氛下热退火处理,在SiO_(2)基体的浅表面层合成TiO_(2)纳米结构,详细研究了该纳米结构的形貌、结构、光学特性及其光催化性能。结果表明:Ti离子单注入或与Ag离子顺次注入并经热处理... 详细信息

通过Ti离子单注入或与Ag离子顺次注入、结合后续的N;气氛下热退火处理,在SiO_(2)基体的浅表面层合成TiO_(2)纳米结构,详细研究了该纳米结构的形貌、结构、光学特性及其光催化性能。结果表明:Ti离子单注入或与Ag离子顺次注入并经热处理后均能在SiO_(2)中产生TiO_(2)纳米颗粒,700℃退火后形成的纳米颗粒主要为锐钛矿相,继续升高退火温度,TiO_(2)纳米颗粒逐渐转变为金红石相。Ag的附加注入不仅能促进TiO_(2)纳米颗粒的生长,而且可以降低其形成的温度及光学带隙。此外,光催化实验结果还显示,Ag的附加注入能够提高所合成的TiO_(2)纳米颗粒光催化活性。结合光致发光和X射线光电子能谱测试结果分析并给出了附加Ag离子注入导致所合成的TiO_(2)纳米结构光催化活性提升的可能机理。

关键词：离子注入 TiO_(2)纳米结构相变光催化性能

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TiO薄膜的制备及电输运性质研究

物理学报 2023年

作者：蔡文博杨洋李志青天津大学理学院物理系天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室

利用磁控溅射技术，通过改变氧分压，在MgO (001) 单晶基片上外延生长了一系列TiO薄膜，并对薄膜的结构、价态和电输运性质进行了系统研究。X射线衍射结果表明，所制备的薄膜具有岩盐结构，沿 [001] 晶向外延生长。X射线光电子能谱结果... 详细信息

利用磁控溅射技术，通过改变氧分压，在MgO (001) 单晶基片上外延生长了一系列TiO薄膜，并对薄膜的结构、价态和电输运性质进行了系统研究。X射线衍射结果表明，所制备的薄膜具有岩盐结构，沿 [001] 晶向外延生长。X射线光电子能谱结果表明，薄膜中Ti元素主要以二价形式存在。所有样品均具有负的电阻温度系数，高氧分压下制备的薄膜表现出绝缘体的导电性质，低温下电阻与温度的关系遵从变程跳跃导电规律。低氧分压下制备的薄膜具有金属导电性质，并具有超导电性，超导转变温度最高可达3.05 K。所有样品均具有较高的载流子浓度，随着氧分压的降低，薄膜的载流子类型由电子主导转变为空穴主导。氧含量的降低可能加强了TiO中Ti-Ti键的作用，从而使低氧分压下制备的样品显现出与金属Ti相似的电输运特性，薄膜超导转变温度的提升可能与晶体结构或电子结构突变相关联。

关键词：钛氧化物薄膜磁控溅射电输运特性超导电性

射频磁控溅射氧气流量对制备的GaO: Cr薄膜光致发光性能的影响

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人工晶体学报 2022年

作者：赵鑫刘粉红张晓东刘昌龙天津市低维功能材料物理与制备技术重点实验室天津大学理学院

在不同氧气流量下，采用双靶射频磁控共溅射的方法在蓝宝石(α-AlO)基底上制备得到系列掺Cr的GaO(GaO: Cr)薄膜，详细研究了薄膜900 ℃退火前后的结构和光学性能。结果表明，未退火的GaO: Cr薄膜为非晶结构，其发光主要位于蓝绿波段。经...

在不同氧气流量下，采用双靶射频磁控共溅射的方法在蓝宝石(α-AlO)基底上制备得到系列掺Cr的GaO(GaO: Cr)薄膜，详细研究了薄膜900 ℃退火前后的结构和光学性能。结果表明，未退火的GaO: Cr薄膜为非晶结构，其发光主要位于蓝绿波段。经900 ℃退火后，薄膜的结构由非晶变为多晶，且在近红外波段观测到了来源于Cr掺杂的发光。退火后的薄膜其结晶质量和近红外发光均与氧气流量密切相关，而其光学带隙不受氧气流量的影响。在所研究的氧气流量范围，4 mL/min氧气流量下薄膜的近红外发光强度最强，这与此时的薄膜结晶质量较好以及Cr替代Ga的数量较多有关。以上研究成果可为制备高质量GaO: Cr薄膜提供参考。

关键词：