LiNbO3/Nb:SrTiO3异质结的制备及其特性研究

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作者孙运全
来源吉林大学
出版年2013
摘要
集成光电子产业的发展,要求器件向微型化、集成化的方向发展,因此对薄膜材料的研究逐渐成为了研究热点。高质量的薄膜材料和器件的获得,同时又极大地促进了微电子技术和光电子技术的发展。因此薄膜材料与器件的制备技术一直受到广泛的关注,而磁控溅射技术是目前最先进的镀膜方法之一。本文正是利用磁控溅射技术制备了钙钛矿型氧化物铌酸锂(LiNbO3)薄膜和LiNbO3/Nb:SrTiO3异质结,并研究了其电学性质。本文首先阐述了磁控溅射镀膜的具体过程,深入探讨了磁控溅射镀膜的技术类型,系统研究了气体流量、射频功率、靶与衬底的距离和溅射气压等沉积参数对薄膜沉积速率的影响。在优化的沉积参数下,我们在铌掺杂浓度为1wt%的钛酸锶(Nb:SrTiO3)单晶衬底上进行磁控溅射镀膜,制备了LiNbO3/Nb:SrTiO3异质结,然后利用X射线衍射、拉曼光谱、透射谱等技术对薄膜和异质结进行了表征。结果表明所得到的LiNbO3薄膜为单相外延生长,无其它杂相。进一步地,系统研究了LiNbO3/Nb:SrTiO3异质结的界面电子传输性质和电学性质。其I-V特性曲线测量显示异质结具有类似传统p-n结的整流特性,界面电流传输机制以空间电荷限制电流传输为主。通过采用不同方向的扫描电压或施加不同极性的脉冲激励电压,获得了显著的I-V曲线回滞和电阻开关现象。在LiNbO3/Nb:SrTiO3异质结界面存在的缺陷态对电子的束缚-脱束缚机制是引起I-V曲线回滞和电阻开关现象的主要原因。这一研究工作有助于深入理解激光与物质相互作用的物理机制,掌握磁控溅射技术的关键;而且对于铌酸锂薄膜的新性质的研究、电阻开关效应物理机制的探索和新型氧化物光电子材料与器件的研发都具有创造性的意义。

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