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材料科学与工程学院

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“电子材料”科研团队

作者:Admin|发布于:2013年09月24日|点击量:

本科研团队人员:胡广达、武卫兵、杨长红、付兴华本科研团队长期以来主要从事铁电薄膜与器件的研究,薄膜材料的导热机理与其热物性模拟计算以及材料热物性的检测技术、表征方法等方面的研究工作。目前已完成的科研项目为利用原子力显微镜对铁电薄膜畴结构进行纳米表征。在完成该项目期间,通过采用特殊的退火工艺,首次在Pt衬底上制备出了(200)-择优取向的SBT薄膜。之后又利用Bi4Ti3O12过渡层和LaNiO3氧化物电极使(200)-择优取向SBT薄膜的形成温度降到了650℃以下,基本达到了应用的要求。另外,在接触模式原子力显微镜的基础上建立了一套以压电模式工作的铁电薄膜微观畴结构纳米表征系统。利用此系统首次在(200)-择优取向SBT薄膜上实现了大面积均匀极化和读出,同时对SBT薄膜的微观畴结构和压电性能进行了纳米表征。同时,研究课题-无铅高性能铁电薄膜的制备与性能研究-又被列为山东省教育厅重点项目扶持。该项目科研成果已陆续发表在Applied Physics Letters、Japanese Journal of Applied Physics等国际学术期刊上;到目前为止,在该领域共发表学术论文29篇,基本上被SCI、EI收录,论文被引用超过了110次,在国际铁电领域引起广泛关注。本科研团队目前在研的项目包括一项国家自然科学基金重大研究计划项目、一项上海市科委重点科研项目,一项是国家自然科学基金项目和一项山东省自然科学基金项目。在铁电薄膜尺寸效应和非外延生长机制两个研究科研团队上获得国家自然基金委重大研究计划和上海市科委重点基础科研项目的立项资助,总资助金额为50万元。在SBT、BLT铁电薄膜的制备、生长模式研究、铁电畴的表征和反转动力学研究、以及光谱分析等方面取得显著成果。尤其是SBT和BLT铁电薄膜的制备方面已经接近产业化水平。在高密度铁电不挥发存储器用Bi4-xLaxTi3O12薄膜尺寸效应研究上获得经费30.00万元资助。现在在Bi4-xLaxTi3O12薄膜热预算、厚度、以及矫顽场控制等方面取得明显进展。其中,在BLT铁电薄膜的制备方面已经接近产业化水平。同时,本课题组还完成了导电压电双重模式原子力显微镜系统的建立工作。所建立的系统在微观漏电流的测量分辨率达到了5´10-14安培,达到了国内领先水平。最近又率先在利用镧系元素掺杂降低BiFeO3多铁性薄膜的漏电流方面取得突破性进展。掺杂Gd的BiFeO3薄膜的剩余极化高达~80mC/cm2, 比国际同行得到的镧系元素掺杂的BiFeO3多铁性薄膜的剩余极化值高出50%。该结果从投稿到被国际应用物理权威期刊Applied Physics Letters 录用只用了25天。由于该工作预言了镧系元素的的合理掺杂量,将会引起更多铁电研究人员的关注。在纳米半导体薄膜材料的导热机理与模拟计算的研究方面受国家自然科学基金项目资助,资助金额22万元;在纳米尺度材料热物性的表征技术与其导热机理的研究上受山东省自然科学基金资助,资助金额5万元。到目前为止,在该领域发表学术论文十余篇,基本上被EI、PA收录;同时,在该领域内材料物理性能检测及其表征方法研究成果屡获校级和省高校优秀科技成果奖。另外,本课题组还研究了Lambda结构氧化锆氧传感器,可以应用于汽车尾气的监测与钢铁冶炼过程中的氧分量检测领域,该研究目前处于国内领先水平。作为功能陶瓷材料特殊形式的薄膜材料,由于可以实现大块体材料所没有的独特性,而在科学领域的发展过程中有着重要的作用。其中,铁电薄膜材料具有优良的压电、光电、铁电和热释电性能,是制备微型压电器件、铁电存储器、声波器件等的优良材料,尤其是用铁电薄膜做存储元件的铁电存储器表现出的非易失性、高速、大容量和抗辐射性使其前景诱人。本课题组目前已在薄膜材料研究领域取得显著进展,铋系薄膜材料的制备已经接近产业化水平;随着研发工作的深入,必将开发出一系列信息存储器件,其应用领域也将不断扩大,并产生巨大的社会效益和经济效益。