摘要:
利用脉冲激光在室温下沉积 TiO2 和 BaF2 层,然后在流动氧气中退火,在 LaAlO3 上形成均匀的 BaTiO3 外延薄膜。这种氧化物薄膜合成方法被称为前驱体技术,常用于制造组合库。在本文中,我们利用横截面透射电子显微镜、高分辨率成像和电子能量损失光谱研究了退火不同阶段薄膜的微观结构。结果表明,在 LaAlO3 基底上可以形成具有大晶粒的外延 BaTiO3 薄膜。其形成过程包括以下几个阶段:在 200 ℃ 时,BaF2 层被部分氧化。400 °C时,无定形的TiO2层结晶,BaF2进一步转化为BaO,并开始相互扩散。700 ℃ 时,不同的 Ba-Ti 氧化物形成多晶结构,薄膜/基底界面上出现外延 BaTiO3 晶粒,并出现明显的相互扩散。最后,在 900 ℃ 时,相互扩散完成,外延 BaTiO3 晶粒凝聚并生长。完全退火薄膜中出现非外延多晶区的原因如下:(i) 尚未被 BaTiO3 的再结晶消耗掉的瞬时化学计量区域;(ii) 由于 BaF2 的不均匀沉积而产生的非化学计量区域。