| 题名 | 钙钛矿结构铁电薄膜和导电金属氧化物薄膜的光学性质 |
| 作者 | 胡志高 |
| 答辩日期 | 2003-12-26 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 褚君浩 |
| 关键词 | 光学性质 椭圆偏振光谱 铁电薄膜 Lanio3薄膜 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 铁电薄膜具有优良的介电、铁电、压电和热释电等特性，同时也具有优良的电光效应、声光效应和非线性光学效应等特性，使得它在光波导、光开关、光储存和光调制器等领域有着非常重要的应用. 利用铁电薄膜制备非致冷红外探测器或红外焦平面列阵技术是目前红外探测领域的研究热点. 它们不需要在低温致冷条件下工作，而可以在室温下工作，显然作为探测红外辐射的主要元件铁电薄膜，它们的红外光学性质诸如吸收系数就显得尤其重要. 介电函数和光学常数是任何材料具有的基本的物理性质，它是光学性质的重要研究领域之一，通过介电函数能够从实验上理解铁电薄膜内部的微观电子结构和能带结构. 总之，铁电薄膜的光学性质研究对于它们在上述领域内的应用具有重要的作用. 然而目前对铁电薄膜的光学性质研究开展的并不多，而且大多数在透明区，在吸收区及其以上的光学性质特别是光学常数报道得非常少，现有的文献的结果也不一致. 基于这些现状，本论文主要通过椭圆偏振光谱和透射光谱研究了三类重要的钙钛矿结构铁电薄膜和导电金属氧化物LaNiO3薄膜的光学性质： (1)研究了未掺杂和掺杂PbTiO3铁电薄膜的光学性质，获得衬底对它们的禁带宽度和光学常数的影响规律，获得La掺杂浓度与材料的红外光学常数的变化关系：通过可见-紫外透射光谱研究了PbZrxTi1-xO3 (x=0和0.52)非晶薄膜的光学性质，拟合计算获得薄膜在宽能量范围的光学常数，PbTiO3非晶薄膜电光特性能力的参数 为8.19 eVm2；生长在石英玻璃和宝石片衬底上的PbZr0.52Ti0.48O3非晶薄膜的禁带宽度分别为3.36 eV和3.25 eV；通过红外椭圆偏振光谱获得PLT和PLZT薄膜的红外光学常数随La的浓度变化关系，发现PLT薄膜的折射率和消光系数都随着La浓度的增加而增加，而PLZT薄膜的折射率随着La浓度的增加而呈现相反的趋势，这可能与衬底有关； (2)研究了Ba1-xSrxTiO3铁电薄膜的薄膜厚度与其禁带宽度和光学常数的变化关系：通过椭圆偏振光谱研究了Ba1-xSrxTiO3 (x=0和0.1) 薄膜的光学性质，获得了紫外-中红外光学常数和禁带宽度随膜厚的变化规律，首次得到溶胶凝胶法生长的BaTiO3薄膜的中红外光学常数；BST薄膜的折射率随着薄膜厚度的减小而增加，特别地观察到BST薄膜的禁带宽度随着厚度增加而减小，这可能与晶粒尺寸效应有关； (3)研究了Bi3.25La0.75Ti3O12铁电薄膜的结晶状态、衬底、温度和薄膜厚度对材料微观结构和光学性质的影响：通过椭圆偏振光谱和透射光谱研究了层状钙钛矿结构Bi3.25La0.75Ti3O12 (BLT) 薄膜的光学性质，研究了不同衬底(宝石片、石英玻璃和硅)上生长的BLT薄膜的光学性质，首次获得了宽能量范围内的BLT薄膜的光学常数. 对于硅衬底上的BLT薄膜，晶化质量基本上影响吸收区及其以上的光学性质. 观察到在3.50 eV和3.78 eV处薄膜的光学常数存在肩形结构. 对于生长在透明衬底上的BLT薄膜，发现结晶薄膜的折射率在整个测量区域要大于非晶薄膜的折射率. 通过变温(77-500 K)透射光谱，发现BLT薄膜的禁带宽度随着温度增加而轻微下降； (4)研究了导电金属氧化物LaNiO3薄膜的薄膜厚度和生长氧分压与其光学常数的变化关系：通过红外椭圆偏振光谱研究了LaNiO3薄膜的红外光学常数随膜厚的变化关系，发现薄膜的光学常数随着厚度增加而减小；同时，通过椭圆偏振光谱获得了LaNiO3薄膜的可见近红外光学常数随溅射氧分压的变化关系，研究发现折射率随着氧分压的增加而减小，而消光系数随着氧分压的增加在可见波长区的值基本上相同，最后计算得到电阻率随氧分压的增加而下降. |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-06-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4123]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 胡志高. 钙钛矿结构铁电薄膜和导电金属氧化物薄膜的光学性质[D]. 中国科学院研究生院. 2003. |
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