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二维电子气结构的超晶格薄膜制备及其激光感生热电电压效应研究

作　者: 秦毅
导　师: 张鹏翔
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
关键词: 激光感生热电电压二维电子气超晶格各向异性 Seebeck系数
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

采用固相法和共沉淀法分别制备出SrTiO3、SrTi0.8Nb0.2O3和LaAlO3多晶靶材,并用XRD对其进行了分析。利用脉冲激光沉积(PLD)技术,首先摸索出在LaAlO3衬底上生长SrTi0.8Nb0.2O3/LaAlO3(001)单层膜,SrTiO3/SrTi0.8Nb0.2O3/LaAlO3(001)超晶格和LaAlO3/SrTi0.8Nb0.2O3/LaAlO3(001)超晶格薄膜的条件,进而用PLD镀膜技术在倾斜0°和10°的LaAlO3单晶衬底上生长了具有二维电子气结构的系列SrTiO3/SrTi0.8Nb0.2O3/LaAlO3(001)超晶格和LaAlO3/SrTi0.8Nb0.2O3/LaAlO3(001)超晶格以及SrTi0.8Nb0.2O3/LaAlO3(001)单层膜。通过对0°衬底上生长的薄膜进行XRD检测,结果表明所有薄膜均为c取向生长,同时在超晶格样品中观察到周期调制的卫星峰结构,说明所制备的超晶格具有较高的质量,利用超晶格的卫星峰图谱计算出SrTiO3和SrTi0.8Nb0.2O3的沉积速率分别为3.6 (?)/pulse和2.6 (?)/pulse,以及薄膜的厚度。对生长在倾斜衬底上的薄膜进行了激光感生热电电压(LITV)信号测量,在所有这些样品中均首次观察到LITV信号,表明具有二维电子气结构的STO/NSTO/LAO(001)超晶格和LAO/NSTO/LAO(001)超晶格是一种新型原子层热电堆材料。通过对所有样品的LITV信号比较发现：首先所有样品的LITV信号峰值电压都与入射激光能量成正比关系；其次比起具有等效厚度的NSTO/LAO(001)单层膜的LITV信号,STO/NSTO/LAO(001)超晶格和LAO/NSTO/LAO(001)超晶格的LITV信号明显减弱,这和我们预计的不一样；再次就是,当LaAlO3作为超晶格的介电层后的信号比SrTiO3作为超晶格的介电层的信号还要低。我们对这些实验现象进行了分析和讨论,并提出了可能的解释。最后,利用脉冲函数对NSTO/LAO(001)单层膜(2#)和STO/NSTO/LAO(001)超晶格(6#)的LITV信号进行拟合。通过拟合函数方程得到了LITV信号的下降沿时间常数,利用下降沿时间常数和膜厚计算出两个样品的热扩散系数分别为5.65×10-7m2/S和2×10-6m2/S；然后在适当近似的条件下,把热扩散系数、热导率、下降沿时间常数等参量代入LITV变形公式计算出NSTO/LAO(001)单层膜(2#)的各向异性 Seebeck系数(Sab-Sc)=14.4μVK-1, STO/NSTO/LAO(001)超晶格(6#)的Seebeck系数(Sab-Sc)=1.9μVK-1。

二维电子气结构的超晶格薄膜制备及其激光感生热电电压效应研究

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