1 上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
在YSZ（100）衬底上，采用脉冲激光沉积法在500 ℃至700 ℃的不同沉积温度下生长出尖晶石结构的Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCNO）薄膜.由于沉积温度是制备高质量薄膜的重要因素，因此本文研究了MCNO薄膜结构、电学和磁学性能随沉积温度的变化.通过对X射线衍射图和原子力显微镜图像的分析，发现MCNO薄膜的结晶与沉积温度有很大关系.随着沉积温度的升高，MCNO薄膜的电阻率呈V型变化，其导电过程可以用小极化子跳跃机理来描述.同时，随温度变化的磁化曲线表明所有样品都显示出从铁磁性到顺磁性的转变，且沉积温度为600 ℃的MCNO薄膜具有216 K的高居里温度.以上研究结果表明，在600 ℃沉积的MCNO薄膜具有适用于热敏电阻器件和多功能异质结所需的良好性能.
薄膜技术 脉冲激光沉积 沉积温度 磁学性能 thin film technology pulsed laser deposition deposition temperature magnetic properties
1 上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200093
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
采用化学溶液沉积法在Al2O3衬底上生长了MgxNi1-xMn2O4(MNM, x=0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20)薄膜.通过X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜研究了Mg掺杂浓度对MNM薄膜的结构特性的影响, MNM薄膜均匀致密, 具有良好的结晶性, 为单一立方尖晶石结构.变温电流-电压特性研究显示, MNM薄膜的电输运特性符合小极化子变程跳跃电导模型, 同时获得了不同Mg掺杂浓度的MNM薄膜的电阻率ρ、特征温度T0和电阻温度系数α. 研究结果表明, Mg的掺杂对MNM薄膜的结构和电学特性都有一定的影响.
镁掺杂 尖晶石氧化物 负温度系数 Mg doping spinel oxide negative temperature coefficient of resistance
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200093
采用化学溶液法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上生长了ZnxNi1-xMn2O4(ZNMO, x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25)尖晶石氧化物薄膜。X射线衍射(XRD)与场发射扫描电子显微镜(FESEM) 分析结果表明, Zn的掺杂浓度对ZNMO薄膜的结晶性和微结构有明显影响。用椭圆偏振光谱仪测量分析了ZNMO薄膜在300-1 100 nm波段的光学常数, 并讨论了Zn掺杂对折射率n和消光系数k的影响。在薄膜的拉曼光谱中观测到两个峰A1g与F2g, A1g模式的相对峰位随着Zn的掺杂浓度x的增大而减小。由于晶格应变与晶格失配, 拉曼峰峰位随Zn掺杂浓度的变化而轻微移动。
尖晶石氧化物 结构特性 光学常数 拉曼光谱 spinel oxide structural property optical constants Raman spectra
1 中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083
4 中国科学院上海技术物理研究所热敏探测器组，上海 200083
红外地平仪是卫星姿态控制系统的重要设备之一，而热敏电阻红外探头又是 红外地平仪的一个关键部件，其质量会直接影响地平仪的性能和可靠性。随着近代空间技术的 不断发展，下一代红外地平仪对研制高可靠性、长线列的红外热敏探测器的需求日益迫切。近 年来，人们采用化学溶液法在制备锰钴镍氧(Mn-Co-Ni-O或MCN)薄膜材料方面取得了突破。该材料的 致密性远远超过陶瓷体材料，可以为长寿命、高可靠性的热敏器件提供一个很好的解决方案。而MCN 薄膜型探测器的类微电子制备技术也为实现长线列的多元热敏探测器奠定了基础。采用微 电子工艺制作了地平仪用锰钴镍薄膜型红外热敏探测器，并对其中的一些关键工艺(如刻蚀和 退火等)进行了颇有裨益的研究。这些新工艺和新方法对于实现薄膜热敏红外探测器在我国空间观测与遥感技术领 域的工程应用以及提高红外地平仪的可靠性和使用寿命都有着重要意义。
锰钴镍氧 薄膜 热敏探测器 红外地平仪 制备技术 Mn-Co-Ni-O thin film thermistor detector infrared horizon sensor preparation technology
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海200083
通过光刻和湿化学腐蚀工艺，成功制作出规格为2×8的多元锰钴镍氧薄膜红外探测器件.测试表明，室温下锰钴镍氧薄膜材料负电阻温度系数达-3.8%K-1.10Hz调制频率和±15V电压偏置条件下，线列器件典型探测元黑体响应率为107V/W，探测率为2×107cmHz1/2/W，8元器件响应不均匀度为5.9%.实验结果表明锰钴镍氧薄膜焦平面器件制备的可行性，有可能作为新型室温全波段探测器件得到应用.
锰钴镍氧薄膜 热敏材料 线列焦平面 MnCoNiOthin film bolometer material linear focal plane array
中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
用化学溶液沉积法, 以Al2O3为衬底在750℃温度下制备了锰钴镍铜Mn1.56Co(0.96-x)Ni0.48CuxO4系列薄膜.制备温度低于传统烧结工艺需要的温度(1100℃).采用X射线衍射(XRD)对所制备材料的结晶性能进行测量.结果表明, 在一定范围内随着铜组分的增加, 材料的择优取向发生变化, 结晶性能提高且保持立方尖晶石单相结构.根据Scherrer方程和XRD数据计算薄膜的晶粒尺寸, Cu含量的增加导致薄膜晶粒尺寸增大.扫描电镜(SEM)图验证了制备的薄膜材料均匀致密, 无裂痕.测量材料的变温I-V特性, 计算材料在295 K下负温度电阻系数α及其活化能和特征温度, 当Cu含量低时材料的α值较大, 随着Cu组分的增加, α由-4.12%下降到-3.29%.利用椭偏光谱仪(SE), 拟合材料在近紫外-可见-近红外波段的消光系数, 并初步指认消光系数峰.
X射线衍射 扫描电镜 特征温度T0 活化能E 椭偏光谱 消光系数k X-ray diffraction scanning electron microscope(SEM) characteristic temperature T0 activation energy E spectroscopic ellipsometry(SE) extinction coefficient
1 上海师范大学,物理系,上海,200234
2 中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家重点实验室,上海,200083
通过对不同组分的铌镁钛酸铅(PMNT)薄膜的紫外-可见透射光谱以及红外椭圆偏振光谱的分析,利用Tauc-Lorentz(T-L)+Cauchy色散关系和经典中红外色散关系,得到了该材料在可见和中红外区的光学常数,发现在可见和中红外区,薄膜的折射率随着PT(PbTiO3)含量的增加而增大,但是薄膜的光学禁带宽度随之而减小.
PMNT薄膜 化学溶液法 红外椭圆偏振光谱
