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氧化物功能薄膜受到广泛的关注和研究,一方面是由于它们具有优良的电学、磁学、光学等性质,蕴涵着丰富的物理内容;另一方面,它们可以用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域。本论文在过渡金属氧化物中选择了三类具有广泛应用前景的功能薄膜材料,进行了薄膜的制备及其相关的光、电、磁性能的研究。主要研究内容包括:(1)纳米TiO2薄膜的制备、光催化性能、染料敏化纳米TiO2太阳电池的光电性能的研究;(2)双钙钛矿Sr2FeMoO6薄膜的制备及激光诱导感生热电电压效应的研究;(3)Mn基巨磁阻氧化物薄膜的制备及电学、磁学性能的研究。具体归纳如下:
1、利用脉冲激光沉积(PLD)法在TiO2纳米棒阵列薄膜上生长TiO2复合薄膜,并对其结构和机理进行了探讨,同时对其光催化性能进行了研究。结果表明,PLD法制备的纳米TiO2复合薄膜可以在很大程度上提高薄膜的光催化活性;同时利用PLD法可以调控纳米复合薄膜的结构和组分,从而改善TiO2光催化功能薄膜的光诱导性质。
2、制备出不同形貌的纳米TiO2薄膜,并以这些纳米TiO2薄膜为光阳极组装染料敏化太阳电池,同时对电池的光电性能进行了研究。结果表明,有序结构的纳米TiO2薄膜构成的电池具有更高的能量转换效率,其中晶化的TiO2纳米线组装的电池能量转换效率最高,达到2.2%;经TiCl4处理后的TiO2纳米管组装的电池能量转换效率达3.2%。本工作为后续柔性及大面积太阳电池的研究奠定了良好的基础。
3、利用PLD法在斜切SrTiO3衬底上生长Sr2FeMoO6薄膜,观测到薄膜有很大的激光诱导感生热电电压信号,并利用各向异性Seebeck效应给予解释。为后续利用这种性质对Sr2FeMoO6材料的相关物性检测以及其作为激光探测器件的研究奠定基础。
4、利用CSD法在SrTiO3衬底上制备出La2/3Ca1/3MnO3薄膜,并研究了种子层和热处理过程对于薄膜微结构和物性的影响。研究表明,可以通过不同的工艺参数来调节薄膜的生长机制、微结构和输运性质。
5、利用CSD法制备出高度(h00)取向的La1-xNaxMnO3(x=0.1,0.15 and0.3)薄膜,研究了A位掺杂对LaMnO3体系的结构、磁性以及输运性质的影响。结果表明,Na掺杂导致薄膜样品的居里温度、ML转变温度以及MR值增加。
6、研究了B位掺杂对La0.835Na0.165Mn0.9R0.1O3(R=Mg,Cr, Ti)体系的结构、磁性以及输运性质的影响,结果表明,Mg2+的掺杂会使样品在低温出现自旋。玻璃团簇;Mn位掺杂可以导致体系电阻和MR增大,我们将这种现象归结为Mn3+-O-Mn4+网络被破坏及双交换作用的减弱。