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作者：刘次捷;王思旭;李为;马云鹏;陈昌富;于涵;张洪雷;邓晨光;李千;
单位：清华大学材料学院;诺丁汉大学卓越灯塔计划(宁波)创新研究院;宁波诺丁汉大学理工学院;
摘要：BaTiO_3 (BTO)薄膜因其优异的压电性、铁电性和非线性光学性能,在电光功能材料领域具有广泛的应用前景。本工作采用射频磁控溅射法,在(001)(La,Sr)(Al,Ta)O_3 (LSAT)与(110) GdScO_3 (GSO)单晶衬底上成功外延沉积了BTO薄膜,研究了衬底温度、靶材与基板之间的距离(靶基距)、O_2与Ar的体积比、射频功率及溅射时间等参数对薄膜结晶取向、生长速率及表面形貌的影响规律。结果表明,衬底温度是影响BTO薄膜结晶取向的关键因素:当沉积温度低于500℃时,薄膜呈非晶态,需经后续退火处理形成a-轴取向;而当沉积温度高于600℃时,可直接获得具有c-轴取向的结晶薄膜。进一步通过二次谐波产生(SHG)测试验证了薄膜的相结构与极化畴结构。研究明确了BTO薄膜的最佳沉积工艺条件,为其在铁电器件、压电传感器及集成光电子系统等领域的应用提供了重要技术支撑。
关键词：钛酸钡薄膜;射频磁控溅射;薄膜材料;二次谐波产生
基金资助：国家自然科学基金项目(12474087); 北京市自然科学基金(JQ24011,Z240008)
