脉冲激光沉积制备SrSn1-xCoxO3外延薄膜的微结构表征及能带调控

虎学梅 高相东 李效民 顾正莹 施鹰 吴永庆

引用本文: 虎学梅, 高相东, 李效民, 顾正莹, 施鹰, 吴永庆. 脉冲激光沉积制备SrSn1-xCoxO3外延薄膜的微结构表征及能带调控[J]. 物理化学学报, 2016, 32(4): 828-833. doi: 10.3866/PKU.WHXB201603013 shu
Citation:  HU Xue-Mei, GAO Xiang-Dong, LI Xiao-Min, GU Zheng-Ying, SHI Ying, WU Yong-Qing. Microstructure and Band Gap Modulation of SrSn1-xCoxO3 Epitaxial Thin Films via Pulsed Laser Deposition[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2016, 32(4): 828-833. doi: 10.3866/PKU.WHXB201603013 shu

脉冲激光沉积制备SrSn1-xCoxO3外延薄膜的微结构表征及能带调控

    通讯作者: 高相东
  • 基金项目:

    国家自然科学基金项目(51572281, 61204073) (51572281, 61204073)

    上海市基础研究领域项目(13NM1402101)资助 (13NM1402101)

摘要: 钙钛矿结构SrSnO3因其独特的介电和半导体性质而备受关注,通过掺杂可显著调控其电学、磁学性能,拓宽其应用范围。本研究在单晶SrTiO3(001)衬底上通过脉冲激光方法外延生长了SrSn1-xCoxO3 (x = 0,0.16, 0.33, 0.5) (SSCO)薄膜,探究了Co含量对薄膜结晶性、微观结构、光学性能以及介电性能的影响。结果表明,SrSn1-xCoxO3薄膜可在SrTiO3(001)衬底上外延生长,Co掺杂不会导致薄膜结晶质量的劣化。薄膜表面形貌平整、致密,膜厚200 nm,表面粗糙度为0.44 nm。随薄膜中Co掺杂量增加,薄膜透过率从90%降至25%,光学带隙从4.24 eV降至2.44 eV。介电性能测试表明,掺杂薄膜在106Hz时介电常数为70.1,比无掺杂SrSnO3薄膜提高57%。室温时SSCO薄膜表面电阻率为172 MΩ,在1000℃范围内薄膜结构稳定。

English

    1. [1]

      (1) Zhang, W. F.; Tang, J.W.; Ye, J. H. J. Mater. Res. 2007, 22, 1859. doi: 10.1557/JMR.2007.0259(1) Zhang, W. F.; Tang, J.W.; Ye, J. H. J. Mater. Res. 2007, 22, 1859. doi: 10.1557/JMR.2007.0259

    2. [2]

      (2) Mahapatra, M. K.; Singh, P.; Kumar, D.; Parkash, O. Advances in Applied Ceramics 2006, 105, 280. doi: 10.1179/174367606X146658(2) Mahapatra, M. K.; Singh, P.; Kumar, D.; Parkash, O. Advances in Applied Ceramics 2006, 105, 280. doi: 10.1179/174367606X146658

    3. [3]

      (3) Li, Y.; Zhang, X.; Guo, B.;Wei, M. D. Electrochimica Acta 2012, 70, 313. doi: 10.1016/j.electacta.2012.03.078(3) Li, Y.; Zhang, X.; Guo, B.;Wei, M. D. Electrochimica Acta 2012, 70, 313. doi: 10.1016/j.electacta.2012.03.078

    4. [4]

      (4) Ding, X. K.; Li, X. M.; Gao, X. D.; Zhang, S. D.; Huang, Y. D.; Li, H. R. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 576. [丁绪坤, 李效民, 高相东, 张树德, 黄宇迪, 李浩然. 物理化学学报, 2015, 31, 576.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201501201(4) Ding, X. K.; Li, X. M.; Gao, X. D.; Zhang, S. D.; Huang, Y. D.; Li, H. R. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 576. [丁绪坤, 李效民, 高相东, 张树德, 黄宇迪, 李浩然. 物理化学学报, 2015, 31, 576.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201501201

    5. [5]

      (5) Ueda, K.; Shimizu, Y. Thin Solid Films 2010, 518, 3063. doi: 10.1016/j.tsf.2009.09.169(5) Ueda, K.; Shimizu, Y. Thin Solid Films 2010, 518, 3063. doi: 10.1016/j.tsf.2009.09.169

    6. [6]

      (6) Zheng, F. G.; Xin, Y.; Huang, W.; Zhang, J. X.;Wang, X. F.; Shen, M. R.; Dong, W.; Fang, F.; Bai, Y. B.; Shen, X. Q.; Hao, J. H. Journal of Materials Chemistry A 2014, 2, 1363. doi: 10.1039/c3ta13724d(6) Zheng, F. G.; Xin, Y.; Huang, W.; Zhang, J. X.;Wang, X. F.; Shen, M. R.; Dong, W.; Fang, F.; Bai, Y. B.; Shen, X. Q.; Hao, J. H. Journal of Materials Chemistry A 2014, 2, 1363. doi: 10.1039/c3ta13724d

    7. [7]

      (7) Shan, C.; Huang, T.; Zhang, J. Z.; Han, M. J.; Li, Y.W.; Hu, Z. G.; Chu, Z. J. The Journal of Physical Chemistry C 2014, 118, 6994. doi: 10.1021/jp500100a(7) Shan, C.; Huang, T.; Zhang, J. Z.; Han, M. J.; Li, Y.W.; Hu, Z. G.; Chu, Z. J. The Journal of Physical Chemistry C 2014, 118, 6994. doi: 10.1021/jp500100a

    8. [8]

      (8) Wang, S. F.; Hsu, Y. F.; Yeh, C. T.; Huang, C. C.; Lu, H.C. Solid State Ionics 2012, 227, 10. doi: 10.1016/j.ssi.2012.08.020(8) Wang, S. F.; Hsu, Y. F.; Yeh, C. T.; Huang, C. C.; Lu, H.C. Solid State Ionics 2012, 227, 10. doi: 10.1016/j.ssi.2012.08.020

    9. [9]

      (9) Kotan, Z.; Ayvacikli, M.; Karabulut, Y.; Garcia, G. J.; Tormo, L.; Canimoglu, A.; Karali, T.; Can, N. Journal of Alloys and Compounds 2013, 581, 101. doi: 10.1016/j.jallcom.2013.07.048(9) Kotan, Z.; Ayvacikli, M.; Karabulut, Y.; Garcia, G. J.; Tormo, L.; Canimoglu, A.; Karali, T.; Can, N. Journal of Alloys and Compounds 2013, 581, 101. doi: 10.1016/j.jallcom.2013.07.048

    10. [10]

      (10) Liu, H.; Zhu, G. J.; Chen, Q.; Yu, Y.; Xiao, D. Q. Thin Solid Films 2012, 520, 3429. doi: 10.1016/j.tsf.2011.12.019(10) Liu, H.; Zhu, G. J.; Chen, Q.; Yu, Y.; Xiao, D. Q. Thin Solid Films 2012, 520, 3429. doi: 10.1016/j.tsf.2011.12.019

    11. [11]

      (11) Huang, T. K.; Nakamura, T.; Itoh, M.; Yoshyuki, I.; Osamu, I. J. Mater. Sci. 1995, 30, 1556. doi: 10.1007/BF00375264(11) Huang, T. K.; Nakamura, T.; Itoh, M.; Yoshyuki, I.; Osamu, I. J. Mater. Sci. 1995, 30, 1556. doi: 10.1007/BF00375264

    12. [12]

      (12) Liu, Q. Z.; Dai, J. M.; Liu, Z. L.; Zhang, X. D.; Zhu, G. P.; Ding, G. H. J. Phys. D 2010, 43, 4554011. doi: 10.1088/0022-3727/43/45/455401(12) Liu, Q. Z.; Dai, J. M.; Liu, Z. L.; Zhang, X. D.; Zhu, G. P.; Ding, G. H. J. Phys. D 2010, 43, 4554011. doi: 10.1088/0022-3727/43/45/455401

    13. [13]

      (13) Ouni, S.; Nouri, S.; Rohlicek, J.; Hassen, R. B. Journal of Solid State Chemistry 2012, 192, 132. doi: 10.1016/j.jssc.2012.03.049(13) Ouni, S.; Nouri, S.; Rohlicek, J.; Hassen, R. B. Journal of Solid State Chemistry 2012, 192, 132. doi: 10.1016/j.jssc.2012.03.049

    14. [14]

      (14) Endo, T.; Matsuda, T.; Takizana, H. Journal of Materials Science Letters 1992, 11, 1330. doi: 10.1007/BF00742193(14) Endo, T.; Matsuda, T.; Takizana, H. Journal of Materials Science Letters 1992, 11, 1330. doi: 10.1007/BF00742193

    15. [15]

      (15) Vegas, A.; Vallet, R.; Gonz, J. M.; Alarion, M. A. Acta Cryst. B 1986, 42, 167. doi: 10.1107/S0108768186098403(15) Vegas, A.; Vallet, R.; Gonz, J. M.; Alarion, M. A. Acta Cryst. B 1986, 42, 167. doi: 10.1107/S0108768186098403

    16. [16]

      (16) Shahram, S.; Faramarz, K. Physical B 2014, 432, 16. doi: 10.1016/j.physb.2013.09.004(16) Shahram, S.; Faramarz, K. Physical B 2014, 432, 16. doi: 10.1016/j.physb.2013.09.004

    17. [17]

      (17) Zhang, N.; Zhang, Z. C.; Zhou, J. Z. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2011, 58, 355. doi: 10.1007/s10971-011-2400-4(17) Zhang, N.; Zhang, Z. C.; Zhou, J. Z. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2011, 58, 355. doi: 10.1007/s10971-011-2400-4

    18. [18]

      (18) Prathiba, G.; Venkatesh, S.; Bharathi, K. B.; Harish, K. N. Journal of Applied Physics 2011, 109, 07C320. doi: 10.1063/1.3556693(18) Prathiba, G.; Venkatesh, S.; Bharathi, K. B.; Harish, K. N. Journal of Applied Physics 2011, 109, 07C320. doi: 10.1063/1.3556693

    19. [19]

      (19) Alves, M. C. F.; Boursicot, S.; Ollivier, S.; Bouquet, V.; Députier, S.; Perrin, A.;Weber, I. T.; Souza, A. G.; Santos, M. G.; Guilloux, V. M. Thin Solid Films 2010, 519, 614. doi: 10.1016/j.tsf.2010.07.092(19) Alves, M. C. F.; Boursicot, S.; Ollivier, S.; Bouquet, V.; Députier, S.; Perrin, A.;Weber, I. T.; Souza, A. G.; Santos, M. G.; Guilloux, V. M. Thin Solid Films 2010, 519, 614. doi: 10.1016/j.tsf.2010.07.092

    20. [20]

      (20) Liu, Q. Z.;Wang, H. F.; Chen. F.;Wu, B. B. Journal of Applied Physics 2008, 103, 0937091. doi: 10.1063/1.2917413(20) Liu, Q. Z.;Wang, H. F.; Chen. F.;Wu, B. B. Journal of Applied Physics 2008, 103, 0937091. doi: 10.1063/1.2917413

    21. [21]

      (21) Liu, Q. Z.; Dai, J. M.; Zhang, X.; Zhu, G. P.; Liu, Z. L.; Ding, G. H. Thin Solid Films 2011, 519, 6059. doi: 10.1016/j.tsf.2011.03.038(21) Liu, Q. Z.; Dai, J. M.; Zhang, X.; Zhu, G. P.; Liu, Z. L.; Ding, G. H. Thin Solid Films 2011, 519, 6059. doi: 10.1016/j.tsf.2011.03.038

    22. [22]

      (22) Shein, I. R.; Kozhevnikov, V. L.; Ivanovskii, A. L. Semiconductors 2006, 40, 1261. doi: 10.1134/S1063782606110030(22) Shein, I. R.; Kozhevnikov, V. L.; Ivanovskii, A. L. Semiconductors 2006, 40, 1261. doi: 10.1134/S1063782606110030

    23. [23]

      (23) Liu, Q. Z.; Li, H.; Li, B.;Wang, W.; Liu, Q. C.; Zhang, Y. X.; Dai, J. M. A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics 2014, 108, 37003. doi: 10.1209/0295-5075/108/37003(23) Liu, Q. Z.; Li, H.; Li, B.;Wang, W.; Liu, Q. C.; Zhang, Y. X.; Dai, J. M. A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics 2014, 108, 37003. doi: 10.1209/0295-5075/108/37003

    24. [24]

      (24) Pamu, D.; Raju, P. D.; Bhatnagar, A. K. Solid State Communication 2009, 149, 1932. doi: 10.1016/j. ssc.2009.07.042(24) Pamu, D.; Raju, P. D.; Bhatnagar, A. K. Solid State Communication 2009, 149, 1932. doi: 10.1016/j. ssc.2009.07.042

    25. [25]

      (25) Piyush, K. P.; Yadav, K. L.; Kaurb, G. RSC Advances 2014, 4, 28056. doi: 10.1039/c4ra03502j(25) Piyush, K. P.; Yadav, K. L.; Kaurb, G. RSC Advances 2014, 4, 28056. doi: 10.1039/c4ra03502j

    26. [26]

      (26) Rekha, G.; Jyoti, S.; Sujeet, C. Journal of Alloys and Compounds 2015, 635, 115. doi: 10.1016/j.jallcom.2015.02.193(26) Rekha, G.; Jyoti, S.; Sujeet, C. Journal of Alloys and Compounds 2015, 635, 115. doi: 10.1016/j.jallcom.2015.02.193

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  434
  • HTML全文浏览量:  25
文章相关
  • 发布日期:  2016-03-01
  • 收稿日期:  2015-12-01
  • 网络出版日期:  2016-02-26
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章