BaTiO铁电薄膜

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,BaTiO3铁电薄膜,导电行为以及电荷输运性质,Outline,Outline,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,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（Small polar hopping）,无序导致的Anderson型载流子局域化,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)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、磁控溅射(Magnetron Sputtering)、反应蒸发(Reactive Vaporation)、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-der Paw四点法，在可变温的真空变温探针台测定，由Keithley 2400提供电压测量和电流源。PPMS系统,可,做进一步测量。,Van der Pauw 四点法,Van der Pauw四点法对样品的要求,a)The contacts are at the circumference of the sample.,b)The contacts are sufficiently small.,c)The sample is homogeneous in thickness.,d)The surface of the sample is singly connected,i.e.,the sample does not have isolated holes.,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,Thank you for your attention!,