《BaTiO3铁电薄膜》PPT课件

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1、BaTiO3铁电薄膜导电行为以及电荷输运性质OutlineOutline实验背景BTO的特性BTO的载流子输运机制BTO中的掺杂和缺陷实验目的对BTO的导电行为和电荷输运机制作出合理解释实现绝缘性-半导体性-金属性的可控实验方法样品制备方法样品检测方法实验背景1.BaTiO3(BTO)的特性T(K)183278393晶体结构菱形转变为斜方晶系斜方晶系变为四方晶系四方晶系变为立方晶系铁电性【111】变为【110】【110】变为【100】铁电相转变为顺电相2.BTO的载流子输运机制半导体的带间输运模型小极化子跃迁模型（Smallpolarhopping）无序导致的Anderson型载流子局域

2、化电子-电子关联交互作用Anderson局域态中的変程跃迁3.BTO中的掺杂和缺陷BTO中的掺杂：在A位(如La3+取代Ba2+)或B位(如Nb5+取代Ti4+)的高价态阳离子掺杂。掺杂存在临界掺杂浓度。BTO中的缺陷：a.氧空位，形成n型半导体；b.Ba或Ti空位，形成p型半导体。实验目的通过对外延BTO薄膜的导电行为和电荷输运机制的研究，揭示和发现一些新的物理现象和机制，并对它们作出较为合理的解答，实现BTO导电性能从绝缘体-半导体-金属性的可调。实验方法双击添加标题文字样品的制备样品的结构检测样品的电电学输运性质测量1.样品制备制备方法：溶胶－凝胶(Sol-Gel)、金属有机化学气

3、相沉积(MOCVD)、磁控溅射(MagnetronSputtering)、反应蒸发(ReactiveVaporation)、分子束外延(MBE)和脉冲激光沉积(PLD)等制备方法。1.利用MOCVD方法生长的镧掺杂BTO薄膜和铌掺杂BTO薄膜。与块体类似，他们存在临界掺杂浓度。直流电阻率和seebeck系数的温度特性。2.采用脉冲激光沉积法（PLD）制备不同掺杂浓度的BTO薄膜。没有出现掺杂离子的临界掺杂浓度。对氧分压的高敏感性以及对制备环境的高真空要求。激光能量密度的影响。样品的结构检测可采用原子力显微镜（AFM）、高分辨投射电镜(HRTEM)、反射式高能电子衍射（RHEED）、X射线

4、小角衍射等来研究样品的结晶性、结晶学取向、表面形貌等结构性质。可采用卢瑟福背散射来测量样品中各元素的含量。电学输运特性的测量采用四点法和霍尔效应测量相结合，对外延BTO薄膜的电阻率-温度特性、载流子迁移率-温度特性、载流子浓度-温度特性以及霍尔系数-温度特性做出系统测试。电阻率采用Van-derPaw四点法，在可变温的真空变温探针台测定，由Keithley2400提供电压测量和电流源。PPMS系统可做进一步测量。VanderPauw四点法VanderPauw四点法对样品的要求a)Thecontactsareatthecircumferenceofthesample.b)Thecontac

5、tsaresufficientlysmall.c)Thesampleishomogeneousinthickness.d)Thesurfaceofthesampleissinglyconnected,i.e.,thesampledoesnothaveisolatedholes.根据以下公式算出电阻其中通过Hall效应算出其中以此可求出这样我们就可以得到多数载流子的迁移率Thankyouforyourattention!