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《西北大学》 2016年
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Sr_2TiO_4粉体、薄膜的制备工艺及其形成机理研究

廖付友  
【摘要】:Sr_2TiO_4是一种二维层状类钙钛矿型宽禁带氧化物,它不仅具有比钙钛矿氧化物(SrTiO_3)更为广泛的变化空间和更特殊的结构特性,而且还表现出如介电、热电、超导和铁磁等方面的优异特性,已逐渐成为和钙钛矿氧化物一样具有远大发展前景的无机材料。但是Sr_2TiO_4的稳定性较差,难以制备单相的Sr_2TiO_4,如何制备高纯的Sr_2TiO_4材料是一个关键问题。本文系统的研究了溶胶-凝胶法制备Sr_2TiO_4粉体的工艺条件、Sr_2TiO_4粉体的介电性能和Pr掺杂Sr_2TiO_4粉体的光致发光性能,探究了用溶胶-凝胶法和磁控溅射法制备Sr_2TiO_4薄膜存在的困难和薄膜的生长机理。首先,研究了溶胶-凝胶法中四种不同体系前驱液对Sr_2TiO_4粉体的结构和形貌的影响,结果表明在1200℃退火12 h时样品的纯度较高,样品的形貌不规则,颗粒尺寸均在微米级,前驱液中的添加剂对样品的形貌有重要影响。乙二醇甲醚-冰乙酸体系制备Sr_2TiO_4粉体的复介电常数最大,Pr掺杂的Sr_2TiO_4粉体在红光区域有强烈的发光峰。其次,研究了溶胶-凝胶法中不同工艺条件对薄膜晶体结构和形貌的影响,结果表明厚度是影响薄膜晶体结构的重要因素,当薄膜厚度为深亚微米量级时,制备的薄膜物相为SrTiO_3,当薄膜的厚度为微米量级时,薄膜内层靠近基片的部分是SrTiO_3相,薄膜的表层出现SrTiOj相。原因可能是薄膜受到基片表面力场的作用,造成元素分布不均匀,各原子受力也不一样,因此无法制备单相的Sr_2TiO_4薄膜。最后,研究了磁控溅射法中不同工艺条件对薄膜晶体结构和形貌的影响,结果表明在不同氩氧比、基片温度、气体压强、溅射功率和不同基片种类条件下轰击Sr_2TiO_4靶材,制备的薄膜均为SrTiO_3相。薄膜厚度对元素分布有重要影响,随着薄膜厚度从深亚微米增加到微米级,锶钛比从小于1增加到2。由于薄膜中Sr元素不足且分布不均匀导致无法形成稳定的Sr_2TiO_4薄膜。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O484

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